[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。
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1. 建模任务 )edU <1P  
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 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 uHujw.H/y  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 :"y7Weh  
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2. 建模任务：正弦光栅 K
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x-z方向(截面视图) {YxS
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光栅参数： lN=m$J  
 周期：0.908um Fh3Dc 83~  
 高度：1.15um ]w&?k:y>  
(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) \V!X& a  
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3. 建模任务 ]'bQ(<^#  
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L2V $%*6  
 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。 ^r?sgJ  
h#6 jUQ  
 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。 d9Ow 2KrC  
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4. 光滑结构的分析 "YdDaj</  
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Ws}kb@5  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 "n2xn%t{  
 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% VdN+~+A:  

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5. 增加一个粗糙表面 J1v0 \  
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 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 aR(Z~z;C  
 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。 ,h)T
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NcY0pAR*  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 C,e$g
 
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 fKK-c9F  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 3S2p:\]  
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6. 对衍射级次效率的影响 }W>[OY0^A  
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粗糙度参数： a.*j8T  
 最小特征尺寸：20nm ;g)Fhdy!  
 总的调制高度：200nm %K f. F  
 高度轮廓 oB}G^t  
c+K=pp@  
%Fm;LQa ]  
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 效率 <}'B-k9  
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 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 r D!.N   
nm|m1Z+U  
t=\[J+  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm z&J ow/  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 Mh/>qyS*2  
`g:^KCGMM  
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E#F9<=mA)  
 效率 >]08".ajS  
<XcMc<h~  
 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。 -3%)nV  
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粗糙度参数： )tQ6rd'  
 最小特征尺寸：40nm 9^*YYK}%  
 总调制高度：200nm )KhVUFS1  
 高度轮廓 j I@$h_n  
NHVx!Kc  
Vwg|?sG_  
>(4S `}K  
 效率 p:>?  
I=Dk'M  
W>s9Mp  
csA.3|rv  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 Z/UVKJm>:  
<>/MKMq!  
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粗糙度参数： N}<U[nh'  
 最小特征尺寸：40nm wgP3&4cSUc  
 全高度调制：400nm &>B>+}'
 
 高度轮廓 t>u9NZt G  
G9":z|  
s31_3?Vdf,  
 效率 ew ,edU  
BU{V,|10a  
]=VI"v<X  
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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。 :=7;P)  
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7. 总结 c)YGwkY,,  
 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)。 <Y'YpH`l  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 \I{A33i2w  
 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。 6Tmb@<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。 )@|Fh@|  

经典，学下。。。，，