[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。
C2%3+  
O*"wQ50Ou  
1. 建模任务 X~VZ61vNu  
|&*rSp2iH  
#Yb9w3N  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 ^O9m11  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 yq^$H^_O p  
{.'g!{SHp  
2. 建模任务：正弦光栅 c^UM(bW  
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x-z方向(截面视图) ?4dd|n  
Z?[J_[ZtR3  
6m<9^NT  
光栅参数： , Vr6  
 周期：0.908um _'v )Fy  
 高度：1.15um F#9KMu<<cI  
(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) }{PtQc6RL!  
Xq$0% WjG  
3. 建模任务 nr6[rq  
D#(L@{vC  
qoq<dCt3  
E 4(muhY  
U}5KAi 9Z  
 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。
hIHO a  
$9b6,Y
_-  
 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。 jDR\#cGrZ  
?7dDQI7^(  
gKEvgXOj  
3Q6
#m3AWY  
4. 光滑结构的分析 r+obm)Qtp  
5Ww\h  
0;`PHNBq  
UzRF'<TWf  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 [IW7]Fv<F  
 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% z(a:fL{/XG  
x@x@0k`A2  
t)ry)[Dxv  
r F-yD1  
5. 增加一个粗糙表面 {=Y&q~:8v  
;<Q_4 V
 
Z ISd0hV  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 =sJHnWL[  
 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。 :"^$7  
DA\O,^49h  
AY]nc#zz  
-4a&R=%p  
 vpMv  
ot6Pq}  
XP1_{\  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 s!
\L1E  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 ;W"[,#2TM  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 qdZYaS ~  
EZFWxR/  
hWJc A.A  
p5hP}Z4r  
6. 对衍射级次效率的影响 w, wt<@}  
r3)t5P*_  
Ve
d:w^ ,  
粗糙度参数： yLX\pkAt4  
 最小特征尺寸：20nm Xs
CbA8Qv  
 总的调制高度：200nm EtG)2)  
 高度轮廓 -"H9W:  
cke[SUH,  
"+60B0>sc  
lUz@
Em  
7]Yd-vA  
 效率 '%4,!  
>?V->7QLP  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 :4TcCWG  
N"{o3QmA  
e%\KI\u  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm ];YOP%2   
 总调制高度：400nm 高度轮廓 jTIn@Q  
wOP}SMn  
5
{[0Clb)  
l+,rc*-j0  
 效率 #Ba'k6b  
v]>(Ps )R  
 由于粗糙表面的总调制高度变大，±1级衍射效率发生轻微不对称。 M`FL&Ac  
|d8o<Q  
粗糙度参数： .nJGxz+X"  
 最小特征尺寸：40nm >XN&QVE  
 总调制高度：200nm R!ij CF\  
 高度轮廓 hGLBFe#3  
ljRR  
:csLZqn[  
%,BJkNV  
 效率 K9iR>put  
8?!Vr1x  
W:G*t4i  
#Bjnz$KB  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 l0f6Lxfz  
#kA+Yqy\)  
t1S\M%?  
粗糙度参数： `7`iCYiTy  
 最小特征尺寸：40nm tee%E=P  
 全高度调制：400nm ;pJ7k23(  
 高度轮廓 W=/B[@3'  
~?FKww|_*J  
4T"P#)z  
 效率 3$TpI5A  
$= g
v  
{^F_b% a4z  
uWSG+  
,h"M{W$  
 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。 y)2]:nD`B  
uzOZxW[e  
7. 总结 rQF%;  
 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)。 EW)]75o{QF  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 i*3'O:Gq  
 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。 q%l<Hw6{z  
 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。 HDYoM  

经典，学下。。。，，