[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。 JBw2#ry  
h"8[1 ;  
1. 建模任务 oF+yh!~mM  
_(gkYJ+MK  
"WGKwi=W  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 &@|? %  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 [ywF!#'){  
S?i^ ~  
2. 建模任务：正弦光栅 ?(B}w*G~  
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x-z方向(截面视图) cf>lY  
MTl @#M  
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光栅参数： ,Iz9!i J"  
 周期：0.908um >m%TUQ#%  
 高度：1.15um 0)h.[O8@>  
(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) 8'3&z-  
3"0QW4A  
3. 建模任务 am.d^'  
s8]%L4lvu  
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avG#0AY  
 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。 uw8g%  
8R\6hYJ%F  
 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。 .^F&6'h1H  
IN1n^f$:  
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4. 光滑结构的分析 !U(S?:hvW  
Z \ @9*  
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 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 im:[ViR {  
 对于光滑结构，参数平稳，0级和±1衍射级次的传输效率大约为32% 6-?/kY6  
6OC4?#96%'  
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5M)B  
5. 增加一个粗糙表面 ^_G#JJ\@$  
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U$a)lcJd  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 =w_T{V  
 因此任意光栅形状(如正弦光栅)可以与粗糙表面组合，形成粗糙光栅面型。 j;j~R3B  
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Edh9=sxL  
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5 )"%G.  
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DJ  
Qqb%^}Xx'u  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 h;} fdk  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 =r`E%P:  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 q(s0dkrj  
si]MQ\i+  
{ByKTx&  
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6. 对衍射级次效率的影响 ~]W @+\l  
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粗糙度参数： }Sh@.3*  
 最小特征尺寸：20nm 1,Pg^Xu  
 总的调制高度：200nm 5 8U
[IGs(  
 高度轮廓 eK3d_bF+  
7I(QTc)*  
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 效率 yg|yoL'g  
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 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 #f=41d%  
MM@&QaK  
Lq@uwiq!  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm ` -f\6r|:)  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 5X]f}6kT  
brCL"g|}  
mv*M2NuhT  
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 效率 1Sns$t%b  
XK0lv8(  
 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。 ESS1 L$y  
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粗糙度参数： ~me/ve  
 最小特征尺寸：40nm 9I1`*0A  
 总调制高度：200nm BH$hd|KD<  
 高度轮廓 U?:?NC=1{  
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mI^S%HT  
 效率 { ux'9SA  
`RE K,^U  
;Q5o38(  
q?0&0  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 \/m-G:|  

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=| r% lx  
粗糙度参数： !i{5mc\  
 最小特征尺寸：40nm ?*QL;[n1  
 全高度调制：400nm b^P
\Kky  
 高度轮廓 @_#]7  
d=HD! e  
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 效率 5S7ATr(*  
Fdx4jc13w  
ZzT"u1,&  
*>lXCx  
soB_j  
 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。 [&p/7  
%W2 o`W$  
7. 总结 BDi+*8  
 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)。 [Z]C
BEE  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 c8o2* C$  
 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。 kxY9[#:<fB  
 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。 l
p1GK/!s  

经典，学下。。。，，