[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。 U]@t\T3W  
v'2EYTVNJD  
1. 建模任务 Gg{@]9  
jCtl ]  
U^snb6\5  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 ec)G~?FH  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 7'xT)~*$4  
<YUc?NF  
2. 建模任务：正弦光栅 0/#XUX 4  
7Q/v#_e(  
x-z方向(截面视图) psta&u\ q  
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m Wsegq4  
光栅参数： tI{pu}/"#  
 周期：0.908um e-]k{_wm  
 高度：1.15um ;#G>qo  
(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) GQ$0`?lp  
d_QHm;}Cx  
3. 建模任务 3|[:8  
nsaf6y&E  
 bXQ(6P  
lmz{,O  
Ad+-/hxc
 
 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。 ST'L \yebc  
+)qPUKb?  
 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。 hOO)0IrIM*  
SdYES5aES  
S2*-UluG  
OE}L})"  
4. 光滑结构的分析 #D .H2'_}  
TEE$1RxV(  
\$yI'q  
qV@xEgW#r  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 jQ4Pv`  
 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% 6(ju!pE`  
hkRv0q.'  
?:lOn(0&  
2j=3i
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5. 增加一个粗糙表面 !:c7I@  
j0kEi+!TVq  
b0rC\^x  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 n?YGXW/  
 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。 3 ^{U:"N0  
+4GuA0N6  
4Qz  
wAVO%8u  
pE^LQi  
5u~Ik c~  
t1n'
Ecm(  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 "P&|e|7  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 x1|5q/I  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 x*}(l%[  
[77]0V7  
.^,fw=T|1  
j8hb  
6. 对衍射级次效率的影响 A^3cP, L  
\%mR*J+  
:>F:G%(DK  
粗糙度参数： R)nhgp(~  
 最小特征尺寸：20nm [LjYLm%<  
 总的调制高度：200nm yJ/m21f  
 高度轮廓 QI0ARdS  
3543[W#a  
ag:#82C  
fR_)e:  
zc*qmb  
 效率 lU:z>gC  
*yiJw\DRN  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 m&Ms[X  
lBD{)Va  
eq(|%]a=  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm `i
f*  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 *h@nAB\3  
O|4~$7  
Hu1w/PLq  
}x~|XbG  
 效率 X'7 T"5!  
&EE6<-B-  
 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。 rnmWw#  
0b?9LFd  
粗糙度参数： >J.a,!  
 最小特征尺寸：40nm C]A*B
 
 总调制高度：200nm bxrByu~|1  
 高度轮廓 X H{5E4P  
PM[6U#  
K*7*`6iU  
kYPowM  
 效率 6;*tw i  
[EB2o.EsO  
4w2V["?X1  
&fiDmUxj  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 Wq&TbWR  
o~mY,7@a  
b.8HGt<%  
粗糙度参数： dAym)  
 最小特征尺寸：40nm `S;pn+5  
 全高度调制：400nm o"7,CQye  
 高度轮廓 n." j0kc7=  
goRoi\z $  
bnB}VRal  
 效率 q^(
A6W  
_ky!4^B  
G1$DVGo  
TD!QqLW  
/3FC@?l w4  
 对于较粗糙的表面，0级衍射效率大幅降低，而且±1级衍射效率的不对称性增大。 w2/%e$D!9  
dkG-Yz~  
7. 总结 dH#o11[  
 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)。 _ F@>?\B  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 i]8zZRe  
 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。 3zs~Y3M?i  
 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。 "W\ #d  

经典，学下。。。，，