[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。 4LfD{-_uW  
6JYVC>i  
1. 建模任务 Aa#WhF  
LQs>[3rK  
:UrS@W^B  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 ;jEDGKLq  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 <,S5(pZ  
X$<s@_
#1  
2. 建模任务：正弦光栅 }%;o#!<N(@  
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x-z方向(截面视图) b?~%u+'3  
K Qz.g3,  
*b@YoQe3!  
光栅参数： [1\k'5rp  
 周期：0.908um os3jpFeG'  
 高度：1.15um gq^j-!Q)Q<  
(这些参数提供了一个具有均匀分布传输效率0级和±1级衍射级次，详见案例341) mT7B#^H  
Id/-u[-yo  
3. 建模任务 %}nNwuJ  
`=zlS"dQ  
Y$%z]i5  
/ehmy(zL  
b3Uw"{p  
 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。 ds*N1[ *  
Ob+Rnfx37  
 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。 ]f3eiHg*  
ODbEL/  
|A'y|/)#Z  
G=.vo3  
4. 光滑结构的分析 tTMYqgzUk  
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jc4#k+sb  
1^x"P#u  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 %a_ rYrL  
 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% ?nLlZpZ2v  
hLqRF4>L  
CWTPf1?eB  
7O=N78M  
5. 增加一个粗糙表面 e|t@"MxvC  
6cF~8  
`Mh3v@K:  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 J|uxn<E<>  
 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。 p>g5WebBN  
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+ Z7 L&BI  
@%oHt*u  
Mx7  
z!M8lpIM  
j5rB+  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 isG8S(}IW&  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 QGR}`n2D  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 sbju3nvk  
o4^|n1vN  
V1P]mUs{1  
i7%v2_  
6. 对衍射级次效率的影响 c\J?J>x
z  
SJ4+s4!l <  
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粗糙度参数： K1gZ>FEY|N  
 最小特征尺寸：20nm S`\03(zDA  
 总的调制高度：200nm ma gZmY~  
 高度轮廓 I*SrKZb  
m\0Xh*  
e}PJN6"5  
6H#4iMeh  
ki8;:m4  
 效率 Fad.!%[  
x}tg/`.=z  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 >,9ah"K_x  
#hQ#_7  
F%]ZyO
9  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm "KiTjl`M,  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 GBvgVX<  
l!d |luqbA  
G2[?b2)8  
:kU-ol$  
 效率 Xa
xM$  
C5F=J8pY  
 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。 blk4@pg  
:f/T$fa*  
粗糙度参数： M}S1Zz%Ii1  
 最小特征尺寸：40nm <NYf!bx  
 总调制高度：200nm \,ko'48@  
 高度轮廓 '| 6ZPv&N  
TSEv^u)3  
Gm.sl},  
(oxMBd+n1  
 效率 ?s-Z
3{k  
7/969h^s  
GpZ}xY'|w,  
}I3m8A  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 +td]g9Ie  
O,[9E  
_Oc(K "v  
粗糙度参数： #WlTE&  
 最小特征尺寸：40nm :AYhBhitC  
 全高度调制：400nm b9Mp@I7Q-  
 高度轮廓 -FGM>~x  
6.'j\  
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1  
 效率 o FS2*u  
\n>7T*iM&  
R^?9V=Y<T  
h3rVa6cxM  
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 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。 \#sdN#e;XA  
^5n#hSqZ=M  
7. 总结 Pq(7lua7  
 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)。 eqSCE6r9x  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 -~Chf4?<4  
 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。 v];P| Fi  
 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。 8.zYa(<2  

经典，学下。。。，，