[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。 \K(QE ~y'W  
>'|Wrz67Z  
1. 建模任务 1n|K   
]sG^a7Z.X  
mM
)d`br  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 ]O.Z4+6w  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 k#pNk7;MZ  
6T ,'Oz  
2. 建模任务：正弦光栅 &
& E
)  
$J)2E g  
x-z方向(截面视图) w@&(=C  
1OW#_
4w/  
~k780  
光栅参数： MgUjB~)Y  
 周期：0.908um muKCCWy#  
 高度：1.15um rhA>;9\  
(这些参数提供了一个具有均匀分布传输效率0级和±1级衍射级次，详见案例341) /E<:=DD<  
".Sa[A;~  
3. 建模任务 {2
MS,
Ua{  
_omz74   
BhC>G2 ^7  
u$V8fus0  
56T{JTo  
 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。 @bO/5"X,  
l~*D jr~  
 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。 -VO* P  
yjj)+eJ(Q  
;Br #e1~  
jRYW3a_7  
4. 光滑结构的分析 "6zf-++%  
Tmr%r'i3  
z]bcg$m  
SWPb=[WEz  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 &n-)Alx  
 对于光滑结构，参数平稳，0级和±1衍射级次的传输效率大约为32% ^F4h:  
gL}x|Q2`  
#AUV&pI[  
~5sH`w~vQ  
5. 增加一个粗糙表面 +[Zcz4\9  
]B>g~t5J  
G*\U'w4w|*  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 `=JGlN7  
 因此任意光栅形状(如正弦光栅)可以与粗糙表面组合，形成粗糙光栅面型。 ~fR-cXj"  
6h3TU,$r  

j=5hW.fI  
aYd`E4S+  
*e}1KcJ  
`d6,]'  
GG$&=.$  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 3}ATt".  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 %"g;K  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 fNaboNj[  
>nOzz0,  
j^qI~|#  
SJXP}JB_  
6. 对衍射级次效率的影响 Fvae
lB  
fZF.eRP'  
TU}./b@F  
粗糙度参数： 1./iF>*A  
 最小特征尺寸：20nm &=`6- J  
 总的调制高度：200nm WSV[)-=:  
 高度轮廓 z;+LU6V  
<9yB& ^  
c?XqSK`',Z  
:Co+haW  
t o2y#4'.  
 效率 ?Y|*EH  
|VE*_G  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 T$r?LIa ,Q  
|dI,4Z\Qb  

3E]IEf  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm ~zD*=h2C  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 F|{F'UXj|  
kV:C=MLI  
Dh~Z8!*  
/woC{J)4p  
 效率 ti}G/*4  
nk^-+olm  
 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。 o dTg.m  
 &j_:VP  
粗糙度参数： |cd=7[B  
 最小特征尺寸：40nm /!HFi>  
 总调制高度：200nm 9o|#R&0  
 高度轮廓 6kM'f}t[C  
2<GN+Wv[#  
H]d'#1G  
k=8LhO  
 效率 T_1p1Sg  
gP 6`q  

;)gNe:Q  
?~#{3b  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 Zk#?.z}  
h&$,mbEoI  
[tY+P7j9)  
粗糙度参数： 6A \Z221E  
 最小特征尺寸：40nm ps=+wg?]  
 全高度调制：400nm cA]Ch>]A%  
 高度轮廓 _mSQ>BBRl  
x.-d>8-!]c  
2W]y9)<c  
 效率 LJII7<k  
PS${B   
 }j /r  
X=d;WT4,,  
JD1D(  
 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。 Yt% E,U~g  
"=r"c$xou  
7. 总结 ":upo/xN  
 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)。 BL Q&VI4  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 Z/>0P*
F  
 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。 j*05!j<'  
 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。 ezR!ngt  

经典，学下。。。，，