[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。 <qH>[
\  
EgIFi{q=0  
1. 建模任务 vPuPSE%M  
=8OPjcX.V  
WE$Pi;q1  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 b6!?K!imT  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 6L@g]f|Y@  
,lm.~%}P*  
2. 建模任务：正弦光栅 -05zcIVo  
N>;"r]Rl"  
x-z方向(截面视图) Qg  
~X;r}l=k<  
fx|$(D@9  
光栅参数： +:w9K!31-  
 周期：0.908um j
i{V#  
 高度：1.15um bG nBV7b  
(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) :,<e  
\2i4]
V  
3. 建模任务 m;o \.s  
*g&[?y`UC  
~V3pj('/)'  
pLMki=.Ld  
cT^,[3i:c  
 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。 CD1}.h  
(_-<3)q4  
 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>d+q9M  
}S'+Ytea  
m<005_Z0Q  
1vQf=t%lw  
4. 光滑结构的分析 Z[KXDQn8  
`9b/Q  
SiHZco I  
M5 ep\^  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 &k(t_~m>  
 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% W|~Lmdzj  
Q/4g)(~J  
~=(?Z2UDA_  
esmQ\QQ^1  
5. 增加一个粗糙表面 Y~RPspHW  
H?ssV^k  
69(
z[opW  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 'wz*GMGWC  
 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。 c ;`  
Oa\!5Pw1  
nab:y(]$/  
tUv@4<~,/  
DIodQkF  
<9eQ  
3nf+imAF  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 G\tTwX4  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 vV.'&."g  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 ftF?T.dx  
a9Lf_/w{&  
i%>]$*  
orf21N+[  
6. 对衍射级次效率的影响 & PrV+Lv  
 f]q3E[?/  
Q?n} ~(%&  
粗糙度参数： Zu:cF+hl  
 最小特征尺寸：20nm i}ypEp  
 总的调制高度：200nm 5+:b#B  
 高度轮廓 $bh2zKB)  
wcP0PfY  
+pc_KR  
l*("[?>I  
U#1T HO`  
 效率 6'395x_.\  
qdm5dQ (c  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 +jO1?:Lr  
,XCC#F(d1  
4fw>(d(2  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm &M=12>ah]  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 o+
`W  
l/[@1(F  
U2/H,D  
-N^}1^gA  
 效率 O\pqZ`E=s  
h1G]w/.ws  
 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。 }b2U o&][  
?2OT:/I,  
粗糙度参数： 4z Af|Je  
 最小特征尺寸：40nm "2+>!G RQ  
 总调制高度：200nm n'73DApW  
 高度轮廓 +cM;d4  
xT{qeHeZ9,  
$iDatQ[  
<%<}];bmFL  
 效率 $&EZVZ{r  
ygS*))7 r  
IK(G%dDw  
{o+aEMhM  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。
_s (0P*  
[wRk)kl`  
;#78`x2  
粗糙度参数： IJxdbuKg  
 最小特征尺寸：40nm >k*QkIyq  
 全高度调制：400nm f[.RAHjk  
 高度轮廓 ch1EF/"  
DUEA"m h  
U
d^+a H  
 效率 HcUiv
C  
TgJx%  
Kl{2^q>  
yopEqO  
Lg|j0-"N  
 对于较粗糙的表面，0级衍射效率大幅降低，而且±1级衍射效率的不对称性增大。 MA.1t  
9~ajEs  
7. 总结 ,~X^8oY  
 VirtualLab的光栅工具箱可对任意形状光栅结构进行严格分析(如包含一个附加粗糙面的正弦光栅)。 f|WNPFQ$x  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 cz OhSbmc  
 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。 &\. LhOm  
 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。 jr~ +}|@{  

经典，学下。。。，，