[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。 Crg'AB?  
s,8zj<dUv  
1. 建模任务 |2@*?o"ll  
ciiI{T[Z  
"}`)s_rt  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 u%+k\/Scp.  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 )7.DF|A  
%D8.uGsh  
2. 建模任务：正弦光栅 V$w lOMp  
c.b| RM0;  
x-z方向(截面视图) ed}#S~4q  
*B}O  
wT6zeEV~*  
光栅参数： 8.8t$  
 周期：0.908um *o4a<.hd2  
 高度：1.15um qt*+ D  
(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) Bt(<Xj D  
Iz#4!E|<  
3. 建模任务 :?BK A0E  
/]5*;kO`  

Owi/e  
MuQ)F-GSUu  
dXQC}JA  
 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。 w4Df?)Z  
?6&8-zt1?  
 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。 L YF|  
C!Srv7  
L 1!V'Hm{  
(IVhj^dQm  
4. 光滑结构的分析 p^k0Rad  
X(MS!RV  
S6JXi>n  
0]iaNR %  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 @v2ko
5  
 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% ktx| c19  
<?5|(Q"@:  
HOFxOBV  
}UB@FRPF  
5. 增加一个粗糙表面 z|D*ymz*EY  
=urGs`\  
wN4#j}C  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 X_hDU~5{wC  
 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。 uHSnZ"#  
`(0B09~7  
-Z$u[L [c  
]kTxVe  
X(*O$B{ R  
adX"Yg!`{c  
E KV[cq  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 9%iQ~   
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 !Vw
1w1  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 %J^x `P  
o#,^
7ln  
xi(\=LbhY  
#xw*;hW<  
6. 对衍射级次效率的影响 !LwHKCj  
-R:_o1"  
XgHJ Oqt  
粗糙度参数： 0O>ClE~P  
 最小特征尺寸：20nm mQ"uG?NE  
 总的调制高度：200nm 4$pV;xV  
 高度轮廓 mL48L57Z  
ufL<L;Z\;  
{XmCG%%L  
71{jedT  
 |50sGJE(  
 效率 :1>?:3,`  
c Pf_B=  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 4v hz`1  
Pa{  
src+z#  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm J4"Fj, FS  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 R/ZScOW[  
=#S.t:HQ*  
+wmG5!%$|  
~E7IU<B  
 效率 $3g{9)}  
\}?X5X>  
 由于粗糙表面的总调制高度变大，±1级衍射效率发生轻微不对称。 6^[4.D  
wc4BSJa,19  
粗糙度参数： hcj}6NXc  
 最小特征尺寸：40nm | :-i[G?n  
 总调制高度：200nm V^5d5
Ao  
 高度轮廓 K8sRan[4}  
#;j:;LRU  
0\= du  
E>|X'I?r^  
 效率 Szgo@x$^  
F#sm^%_2  
RDp  
0<-E)\:[g  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 bItcF$#!!!  
zl|z4j'Irc  
GT&}Burl/n  
粗糙度参数： c0gVW~I1  
 最小特征尺寸：40nm #4msBax4  
 全高度调制：400nm U\Wo&giP[  
 高度轮廓 +O.-o/  
"0P`=n  
lb-1z]YwQ  
 效率 5*pzL0,Y  
3S:Lce'f  
&vpKBR^  
U%nkPIFm  
FQDf?d5  
 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。 fORkH^Y(&  
g"ev
np  
7. 总结 "d_wu#fO)  
 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)。 >%j%Mj@8q|  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 v _MQ]X  
 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。 F~mIV;BP  
 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。 ,yYcjs!=o  
lT^su'+bk  
R-13DVK  
QQ：2987619807 *|fF;-#v