[分享]受粗糙光栅表面影响的光栅级次效率分析 [复制链接]

该案例介绍了一个正弦光栅的仿真，该光栅表面具有随机变化的粗糙度结构。此外，分析了对衍射级次的影响，特别是衍射效率。 '.]<lh!  
Q%W>m0%  
1. 建模任务 45H9pY w  
5DJ!:QY!  
ujf7r`;u.  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 U~w8yMxX  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 O~|Y#T  
aH\A  
2. 建模任务：正弦光栅 U$WGe >,  
&q +l5L"  
x-z方向(截面视图) U+[h^M$U  
<vt}+uMzXv  
]U&<y8Q_6  
光栅参数： <8^ws90Y  
 周期：0.908um DDj:(I?,w  
 高度：1.15um {a
]u  
(这些参数提供了一个具有均匀分布传输效率0级和±1级衍射级次，详见案例341) o|w w>m  
9W&nAr
 
3. 建模任务 yIg^iZD  
!Y 9V1oVf"  
t/@t_6m}*  
sF3@7~m4  
^ywDa^;-  
 VirtualLab光栅工具箱提供的光栅级次分析器，可对光栅衍射效率进行严格的计算。 LTuT"}dT[  
m#<Jr:-  
 利用该分析器，也可以分别计算出现的每个衍射级次的衍射效率。 >J#/IjCW  
sl:1P^b  
JAy-N bb
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DGg1T
UE  
4. 光滑结构的分析
F<b/)<Bm=  
WLiFD.  
z:=E-+  
z pDc~ebh  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 Jp= )L  
 对于光滑结构，参数平稳，0级和±1衍射级次的传输效率大约为32% ^oR qu  

X^rFRk  
Mkr &30il[  
dptfIBYc+  
5. 增加一个粗糙表面 5}a.<  
H;0K4|I  
 FL b  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 < <F  
 因此任意光栅形状(如正弦光栅)可以与粗糙表面组合，形成粗糙光栅面型。 6 X'#F,
M  
O*lE0~rJ  
P9 y+rF.  
KGc
!#C  
z]D/Qr  
yYrFk^  
lbPn<  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 5F!i%{XQvm  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 _# cM vlk  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 C-g,uARX(r  
Yj'"Wg  
wd3OuDrU  
Jp|eKZ  
6. 对衍射级次效率的影响 F6}YM|  
9W,%[  
) I(9qt>Y  
粗糙度参数： gyegdky3  
 最小特征尺寸：20nm ;-_ZWk]  
 总的调制高度：200nm ?H>^X)Ph  
 高度轮廓 h50]%tp\  
P4.)kK.3q|  
lM#,i\8Q  
,v`03?8l(  
`TH\0/eE  
 效率 @pH6FXVGzt  
Zrj#4E1  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 Af r*'  
Xk1uCVUe5  
:*^aSPlV  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm ";7/8(LBZ  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 sLFZ61rT  
j-VwY/X  
$$EEhy  
w'XN<RWA  
 效率 x-W~&`UU  
1yqsE`4f  
 由于粗糙表面的总调制高度变大，±1级衍射效率发生轻微不对称。 qM6hE.J   
Bs|Xq'1M!;  
粗糙度参数： Z>3m-:-e  
 最小特征尺寸：40nm Y
[_|sIy*  
 总调制高度：200nm ,In%r`{i  
 高度轮廓 jatlv/,  
Vw.)T/B_D  
ZJm$7T)V  
B#+n$5#FK  
 效率 =qpGAv_#  
(h=]Ox  
#Ma:Av/ )  
#9Fk&Lx  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 2,^>
lY  
'.<c[Mp  
2`j{n\/  
粗糙度参数： 0pG +yec  
 最小特征尺寸：40nm (:O6sTx-hE  
 全高度调制：400nm "C(yuVK1G  
 高度轮廓 ob'" ^LO\  
87W!R<G  
vLBuE  
 效率 :I7mMy*  
>B=s+}/ME  
'Bxj(LaV-  
4]$OO'  
iH@u3[w  
 对于较粗糙的表面，0级衍射效率大幅降低，而且±1级衍射效率的不对称性增大。 l'@!'  
|yz o|%]3  
7. 总结 R
9Wr?  
 VirtualLab的光栅工具箱可对任意形状光栅结构进行严格分析(如包含一个附加粗糙面的正弦光栅)。 5S_fvW;  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 s6Dkh}:d  
 光栅级次分析器能够计算全部或特定衍射级次的衍射效率。 V6'u
\Ch|  
 利用VirtualLab光栅工具箱，光栅表面的粗糙度可被加以考虑。因此，由于加工引起的结构差异产生的影响可被估算。 |=0w_)Fa]  
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