[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。 ;5QdT{$H  
BU],,t\
 
1. 建模任务 LPO:Ka  
}xXUCU<  
^ur?da9z'  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 L,6v!9@  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。
,xmmS\  
9cQZ`Ex  
2. 建模任务：正弦光栅 Q |,(C0<G  
r/o1a't;  
x-z方向(截面视图) Q'D%?Vg'  
"X<vgM^:  
Bc{j0Su  
光栅参数： oZm)@Vv;  
 周期：0.908um mX2i^.zH  
 高度：1.15um s?r:McF`  
(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) K@yLcgr{O2  
h$
]=z\=  
3. 建模任务
8[@aX;I  
3[`/rg,  
W6STjtT3P  
>G`Uc&=  
IqEE.XhaK  
 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。 xv|?;Zf6w  
Z',Z7QW7  
 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。 K[{hh;7
 
NPc@;g]d"  
i"
0]L5=P  
'YKyY:eZ  
4. 光滑结构的分析 ]k0Pe;<  
ol^uM .k%_  
vlW521  
8<0
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 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 1{%3OG^'  
 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% \.!+'2!m  
:'hc&wk`  
~1xfE C/  
4G ?Cu,$  
5. 增加一个粗糙表面 | R\PQ/)  

barY13)$U  
LsW7JIQd  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 lk/T|0])  
 因此任意光栅形状(如正弦光栅)可以与粗糙表面组合，形成粗糙光栅面型。 ;iB9\p$
K)  
UQ[!k 6  
0[\sz>@  
S1d^mu  
MZ$x(Vcj  
Ufw_GYxan  
]{.iv_I  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 D5Z@6RVt  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 E}qW'  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 GvB;o^Wd  
x`3F?[#l  
O%Hc%EfG  
#3~#`&  
6. 对衍射级次效率的影响 r$Gz  
^Kbq.4  
s:O8dL /  
粗糙度参数： Q
 L 1e  
 最小特征尺寸：20nm -!bf
xbP  
 总的调制高度：200nm Yo-$Z-ud  
 高度轮廓 ,`Yx(4!rR  
OTy{:ID  
UR{OrNg*  
_n~[wb5J  
2%{(BT6  
 效率 ;:WM^S  
hD*83_S  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 kq$0~lNI$  
Kb$6a'u7  
[@_IUvf^.  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm ._X|Ye9/  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 !_P-?u  
,
tEd>  
7QXp\<7  
U,g)N[|  
 效率 6,raRg6  
cVYPPal  
 由于粗糙表面的总调制高度变大，±1级衍射效率发生轻微不对称。 a#pM9n~a  
fD* ?JzVY  
粗糙度参数： 8 *Y(wqH  
 最小特征尺寸：40nm )x<oRHx]  
 总调制高度：200nm ?PSJQ3BC|  
 高度轮廓 #qcF2&a%  
[QZ8M@Gty#  
@{ CP18~:  
i6-&$<  
 效率 G<m6Sf  
1nZ7xCDK98  
Ly_.%f  
).i :C(|  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 m=#<  
95IR.Qfn!  
.4%6_`E  
粗糙度参数： .a_xQ]eQ  
 最小特征尺寸：40nm [+3~wpU(p  
 全高度调制：400nm /4Sul*{hc  
 高度轮廓 5uAUi=XA>S  
W5U
;{5  
)J(@e4;Rv  
 效率 #W2#'J:l  
E/Adi^  
R-]i BL  
 0N`'a?x  
0 >:RFCo  
 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。 BnPL>11Y  
o#frNT}  
7. 总结 eCy]ugsi%  
 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)。 15Vo_ wD<y  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 )%Lgo${[;  
 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。 mKZ^FgG  
 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。 W:y'a3~  

经典，学下。。。，，