[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。 23opaX5V=  
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yFys  
1. 建模任务 $-6[9d-N  
7t78=wpLc  
g91xUG  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 Zc*#LsQh.`  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 Fl"LK:)  
u/wWD@,  
2. 建模任务：正弦光栅 2d<`dQY{l3  
$. sTb  
x-z方向(截面视图) Tc|+:Usy  
G {a;s-OA3  
kq(]7jU$[  
光栅参数： 7]hRAhJ8I  
 周期：0.908um "L9pFz</  
 高度：1.15um 9Z3Vf[n5\  
(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) JqEo~]E]  
"tj]mij2)G  
3. 建模任务 q\~D:z$+CO  
n.o_._mu2  
Ac/LNqIs  
mk6>}z*  
D@k#'KU  
 VirtualLab光栅工具箱提供的光栅级次分析器，可对光栅衍射效率进行严格的计算。 KnK\X>:  
&@qB6!^  
 利用该分析器，也可以分别计算出现的每个衍射级次的衍射效率。 c{jTCkzq  
Tcq@Q$H  
a JQ_V  
YCyh+%Q(  
4. 光滑结构的分析 2V$YZSw6q  
@X_)%Y-^O  
BIT<J5>  
jW}hLjlN  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 _~!c%_  
 对于光滑结构，参数平稳，0级和±1衍射级次的传输效率大约为32% :}o{<U  
=
z}M(<G  
al4X}  
FXid=&T@0D  
5. 增加一个粗糙表面 ,4(m.P10  
A.<M*[{q  
&3P"l.j  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 )U{IQE;T#  
 因此任意光栅形状(如正弦光栅)可以与粗糙表面组合，形成粗糙光栅面型。 IY|>'}UU#  
`L.nj6F  
")W5`9  
,6wGdaMR  
2*zMLI0.  
ul\FZT 4  
yuF\YOA9  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 =Unu>p}2V  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 0|(6q=QK  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 M+L0 X$}NZ  
Bo/i =/7%  
2c5)pIVEy  
:) T#.(mR  
6. 对衍射级次效率的影响 E
L9JM}%0v  
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S2$r 6T  
粗糙度参数： P)UpUMt;k  
 最小特征尺寸：20nm ,^qHl+'  
 总的调制高度：200nm w-``kID  
 高度轮廓 <J^94-[CF  
3:gF4(.  
QH6_nZY  
2O0</^Z%E  
r5uX?^mJ0  
 效率 .vpx@_;]9  
e41r!od  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 M V~3~h8  
nkz^^q`5l7  
D}bCMN<  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm N1'$;9 c  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 O4,?C)  
4-q8:5  
2;YL+v2  
N`5 mPE  
 效率 {OW.^UIq^  
H`8}w{ft&  
 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。 ?rgtbiSW-  
6"jV>CNc@  
粗糙度参数： O@,9a~Ghd  
 最小特征尺寸：40nm e}W|wJ):j@  
 总调制高度：200nm UQ+!P<>w   
 高度轮廓 }&IOBYHVDo  
-Sj|Y}  
%weG}gCM  
~ ^)4*@i6  
 效率 ~Z x_"  
6?KJ"Ai9  
O\)rp!i  
$rmfE  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 UU]a).rz  
2<Q3-|/i  
mEDi'!YE"  
粗糙度参数： ;TG<$4N  
 最小特征尺寸：40nm :LBRyBV  
 全高度调制：400nm ~>|o3&G{  
 高度轮廓 by0M(h  
>TZyax<:  
&\/p5RX  
 效率 P+[\9Gg  
A>W8^|l6+-  
e-e*%  
y(0";\V  
\t\ZyPxn  
 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。 {9*k \d/;  
b6A]/290x  
7. 总结 LHJjPf)F  
 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)。 Q7@.WG5  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 0NMekVi
 
 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。 XhEd9>#  
 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。 i?
1g{JW  

经典，学下。。。，，