[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。 }gW}Vr <  
R,\ r{@yrz  
1. 建模任务 ~tLR  
VL{#.;QQa  
5q ,  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 <C$<(Dw5  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 >&&xJ5  
-"zu"H~t4  
2. 建模任务：正弦光栅 }SV3PdE  
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"H?nf0  
x-z方向(截面视图) wF uh6!J  
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QC4T=E]`j  
光栅参数： n{t',r50  
 周期：0.908um JLu0;XVK  
 高度：1.15um +I<Sq_-  
(这些参数提供了一个具有均匀分布传输效率0级和±1级衍射级次，详见案例341) c Vn+~m_%  
hQm4R]a  
3. 建模任务 FZnHG;af  
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lAk1ncx  
'u[o`31.  
fqb$_>3Ol  
 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。 8q3TeMYV  
.dCP8|  
 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。 $t$f1?  
C):d9OI?  
U_- K6:tr  
&XRFX 5gP  
4. 光滑结构的分析 `5-#M/J  
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Zr
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Yd;r8rN  
^qx\e$R  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 k_n{Mss'9  
 对于光滑结构，参数平稳，0级和±1衍射级次的传输效率大约为32% 0lCd,a2:  
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#`4^zU)  
%-/:ps  
5. 增加一个粗糙表面 xD#I&.  
va(9{AXI  
X-$td~r  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 9yo[T(8  
 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。  #>jH[Q  
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iFG5%>5F  
X&s\_jQ  
3c^=<i %  
s|r7DdI  
9!HMQ  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 $Ds]\j*  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 ff1B)e  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 }8M`2HMFR  
R%_H\-wo  
d4>-a^)V  
|D`b
7h  
6. 对衍射级次效率的影响 ~_db<!a  
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8+a<#?;  
粗糙度参数： k*3_) S -  
 最小特征尺寸：20nm c9TAV,/fF*  
 总的调制高度：200nm
pZ~>l=-  
 高度轮廓 T{4fa^c2J  
qb>r\bc  
qm8n7Z/  
&@utAuI  
T:%wX9W  
 效率 l
iw 9:@+V  
5m USh3  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 d<GG(  
tD7C7m  
<Mn7`i   
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm !BQ ELB$0  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 0rJ\
e  
W|rFl]~a  
#1dTM-  
%r  
 效率 _Kl{50}]  
EXW 6yXLV  
 由于粗糙表面的总调制高度变大，±1级衍射效率发生轻微不对称。 ZYR,8y  
(zJ$oRq  
粗糙度参数： ok%a|Zz+]  
 最小特征尺寸：40nm }Q r0T  
 总调制高度：200nm
%{
~mk[d3  
 高度轮廓 9g&)6,<  
&PBWJ?@O)r  
}RN=9J  
@)Hbgkdi  
 效率 OZB}aow  
h
XQg=Sj  
Z>Kcz^a#  
X:SzkkVl7  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 f-v ND'@  
v`+n`DT  
o eJC  
粗糙度参数： z^!A/a[[!  
 最小特征尺寸：40nm ?V5Pt s  
 全高度调制：400nm ? W2I1HEy  
 高度轮廓 H&yFSz}6a  
%YvSHh;c  
9u7n/o&8v6  
 效率 RZ)vU'@kx  
^tg6JB;s
 
Sp`fh7d.(  
<7FP"YU  
0bPJEEd  
 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。 ^{fi^lL=  
$E`iqRB  
7. 总结 01-\:[{  
 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)。 cGpN4|*rQ  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 #}t1   
 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。 M89-*1  
 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。 R(/[NvUb  
r>Qyc  
fD\^M{5f  
QQ：2987619807 qtdxMX]iR