[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。 8bW,.to(?x  
\p{$9e;8yT  
1. 建模任务 ~-K<gT/  
t+%tN^87:
 
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 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 X}RQ&k  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 i[rXs/]  
ODE^;:z !  
2. 建模任务：正弦光栅 oC >l|?h,  
Q|i
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x-z方向(截面视图) 3iv;4e ;  
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光栅参数： }S}9Pm,:  
 周期：0.908um wxIWh>pZa  
 高度：1.15um ^rIe"Kx  
(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) p!RyxB1.|  
aOK,Mm:iO  
3. 建模任务 X9/]<Y<!  
VVVw\|JB>  
,G%?}TfC)  
+?R!  
NkL>ru!b9  
 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。 o%V%@q H  
ZZ@1l
 
 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。 ]] Jg%}o  
8>l#F<@5  
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4. 光滑结构的分析 t?6_^ 08  
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XTPf~Te,=  
z3Ro*yJU  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 U?sio%`(  
 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% j%@wQVxq  
'>0rp\jC  
N9jSiRJ  
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5. 增加一个粗糙表面 ;JAb8dyS2  
A@qwD300Vo  
sV5S>*A[  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 cO^}A(Ma(
 
 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。 `ot<BwxJ  

W^Z#_{  
7PG|e#  
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 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 ?PSVVUq,Z  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 l7M![Ur  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 f{j(H?5  
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6. 对衍射级次效率的影响 .Bb86Y=3  
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粗糙度参数： 9]^ CD
L  
 最小特征尺寸：20nm #V:28[  
 总的调制高度：200nm wjnQK  
 高度轮廓 'vV|un(6  
QGI_aU  
NP?hoqeKs  
"FfIq;  
u/g4s (a  
 效率 dB%q`7O  
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 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 xKW`m  
NiPa-yRh  
Pe<}kS m4  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm G"&yE.E5  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 L4?)N&V  
uxsfQ%3`#  
=n73bm  
VvJ]*D+e  
 效率 J0
Ik@  
'"QN{ja  
 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。 ~+r"%KnG  
1p|}=R  
粗糙度参数： 5Dv;-G;  
 最小特征尺寸：40nm ]pi
8%.d  
 总调制高度：200nm X5`#da  
 高度轮廓 C\WU<!  
K)!Nf.r$9  
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 效率 ;[}<xw3):  
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G*x"drP  
:6}y gL*i  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 asQXl#4r  
8p)*;Y  
Kf!8PR
$  
粗糙度参数： 6x$1En  
 最小特征尺寸：40nm )QO"1#zg@c  
 全高度调制：400nm ,&X7D]  
 高度轮廓
wf[B-2q)  
)1!jv!  
/^F$cQX(  
 效率 O^W.5SaR  
{vL4:K  
}VUrn2@-4  
`*`@ro  
q=H dGv  
 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。 28N v'  
A^9RGz4=  
7. 总结 P$=BmBq18`  
 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)。 ]*M-8_D  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 E"|LA[o  
 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。 /y.+N`_  
 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。 7Y>17=|  

经典，学下。。。，，