[技术]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。 m}'!W`<  
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$B!t{  
1. 建模任务 ^M+aQg%  
gdS@NUM  
yeA]j[ #  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 ut.tf \c  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 [X ]XH  
l_pf9!z  
2. 建模任务：正弦光栅 YwZ]J  
~-'-<-  
x-z方向(截面视图) 4jC7>mE  
uCc5)
  
oo|Nu+  
光栅参数： czH# ~  
 周期：0.908um Px&)kEQ  
 高度：1.15um fzUG1|$e  
(这些参数提供了一个具有均匀分布传输效率0级和±1级衍射级次，详见案例341) NMESGNa)z  
7,Y+FZ  
3. 建模任务 <4TF
]5  
bSa]={}L(  
G)&!f)6  
u24XuSe$  
=b>e4I@  
 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。 ow;a7  
o90[,  
 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。 9&{HD  
SDjJ?K  
*S'?u_Y7  
'rrnTd c  
4. 光滑结构的分析 # ELYPp]6  
"8E=*2fcw  
b^"mQ  
ol}}c6  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 S 9;FD3  
 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% Z9i~>k  
Lm+E?Ca  
]PB95%  
60l!3o"p!  
5. 增加一个粗糙表面 B?ipo,2~{  
' ?a d  
(O/W`qo  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 le6eorK8  
 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。 M-(,*6Q  
qNUd "%S  
seb/rxb  
\mqrDaB  
t-Ble  
6n H'NNS:J  
%!R\-Vej  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 V!s#xXD}  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。  ~;uU{TT  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 ?8)k6:  
d"S\j@  
6iY(RYZ7-  
KON^  
6. 对衍射级次效率的影响 P`y.3aK  
y2nT)nL  
[-^xw1:  
粗糙度参数： sTvw@o*  
 最小特征尺寸：20nm RY\0d
v>  
 总的调制高度：200nm K14v6d  
 高度轮廓 W+Ou%uv}S  
10tTV3`IM  
#-l+cu{  
l0E]#ra"  
()Qq7/  
 效率 Q)5V3Q]@^  
&Y3ZGRT
 
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 %
0vWyU:K9  
H-eHX3c7  
4W=fQx]  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm $p*.[)  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 {&J OO  
E`|vu*l7  
}\1IsK~P  
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 效率 I(j$^DA.  
"O_)~u  
 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。 - x;xQ  
xdMY2u  
粗糙度参数： HTSk40V  
 最小特征尺寸：40nm PmtXD6p3(  
 总调制高度：200nm 0XI6gPo
%  
 高度轮廓 kpMo
7n  
T-x}o  
W*2P+H%  
P!lfk:M^;  
 效率 <&tdyAT?&  
f[?JLp   
^JGwCHeb|H  
27MwZz  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 Xm<|m#  
r-a0XNS*  
T&j:gg  
粗糙度参数： &d]@$4u$;  
 最小特征尺寸：40nm 'f8'|o)  
 全高度调制：400nm gOMy8w4>  
 高度轮廓 `chD*@76I  
At&kW3(  
D$VRE^k  
 效率 *DvQnj  
@QE&D+NS  
z6|kEc"{  
@S 0mNA  
g"\JiBb5  
 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。 w"
L]?#  
-op)X>  
7. 总结 Bve',.xH  
 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)。 8[#EC3  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 ]1MZ:]k  
 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。 >u]9(o7I  
 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。 z`,dEGfh^  

经典，学下。。。，，