[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。 'e
8d["N  
[pyXX>:M  
1. 建模任务 Ts?>"@  
!&:.Uh  
[zO(V`S2  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 ZYp-dlEXq  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 e?'k[ES^  
yW7S }I  
2. 建模任务：正弦光栅 7H@Cy}a  
1pBsr(  
x-z方向(截面视图)
Q(eQZx{  
~O3uje_  
6T aT_29  
光栅参数： `J;/=tf09  
 周期：0.908um ^IegR>  
 高度：1.15um X+G*Q}5  
(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) 4pHPf<6  
KARQKFp!C>  
3. 建模任务 3t}o0Ai9  
`oI/;&  
XdXS^QA.s  
b`%e{99\  
mJ#B<I'  
 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。 C{Xk/Er5<  
0}3'h#33=  
 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。 ~$`YzK^*X  
J!
gWRw5  
{?M*ZRO'  
Hw-oh?=  
4. 光滑结构的分析 k*+ZLrT  
o+WrIAR  
KPvYq?F>4  
i /U{dzZ  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 BN>$LL  
 对于光滑结构，参数平稳，0级和±1衍射级次的传输效率大约为32% XhkL))FcG  
dg@/HLZ  
YedipYG9;  
W}i$f -K  
5. 增加一个粗糙表面 >]N0w  
U@ QU8  
[==Z1Q;=  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 9'r3L)[  
 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。 +as\>"Cj+2  
*j;r|P;g  
* =N6_  
E MbI\=>yS  
bI0+J)  
]cY'6'}Hz  
w9h5f  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 "4-Nnm  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 "k@/Z7=  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 B=xZkc  
Cjb p-  
m9i
%U   
]=$ay0HC  
6. 对衍射级次效率的影响 -]MP,P%  
d-2I_ )9  
G+yz8@  
粗糙度参数： 43]&SXprH  
 最小特征尺寸：20nm X-WvKH(=w  
 总的调制高度：200nm !f2>6}hE  
 高度轮廓 T1TZ+\  
R')GQ.yYq  
O&RHCR-
\  
LOo#  
<p8y'KAlc  
 效率 <qiap2  
,;& PKY  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 s'w0pZqj  
Wm/k(R`O<  
7im;b15j`'  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm C#c
EMKa  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 M|u5Vs1  
U7'oI;C$e  
!(tJZ5  
$e\R5Lu  
 效率 yXmp]9$  
1T`"/*!  
 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。 aB_z4dqwU  
HAdm,  
粗糙度参数： T}On:*&  
 最小特征尺寸：40nm :S2MS{>Mo  
 总调制高度：200nm . 2Q/D?a  
 高度轮廓 p0@mumh
 
[K QZHIe  
k9?+9bExXA  
a}{! %5  
 效率 'D{abm0  
!(o2K!v0  
$SgD| 9  
);LwWKa  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 v#G ^W  
Hn.UJ4V  
34+}u,=  
粗糙度参数： KfS^sT  
 最小特征尺寸：40nm 6<6_W
#  
 全高度调制：400nm vnpX-c  
 高度轮廓 6.=b^6MV  
[V~bo/n  
b@Cvs4  
 效率 aPgG+tu  
bp_@e0  
sP!qv"u  
"yk%/:G+  
[?2mt`g  
 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。 aKO@_R,:  
F*H}5yBp_:  
7. 总结 QkAwG[4  
 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)。 tDVdl^#  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 WdnP[x9  
 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。 5#PhaVc  
 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。 ;C%EF  

经典，学下。。。，，