[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。 bFsJqA.A  
V-x/lo]Co  
1. 建模任务 +
u;RFY^  
lf}%^od~6  
*Ke\Yb  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 {QVs[ J1  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 'wVi
>{?  
gXe`G(w  
2. 建模任务：正弦光栅 >r.W \  
qKk|2ecTB5  
x-z方向(截面视图) FY"csZ  
H0-v^H>^  
qz8Jvgu?  
光栅参数： s3y"y_u  
 周期：0.908um Lc_cB`  
 高度：1.15um 1"~$(@oxG  
(这些参数提供了一个具有均匀分布传输效率0级和±1级衍射级次，详见案例341) Wd?=RO`a  
N `[ ?db-%  
3. 建模任务 +lZvj=gW  
Aaz2._:/-m  
,tak{["  
*{dMo,.eI  
AtNF&=Op  
 VirtualLab光栅工具箱提供的光栅级次分析器，可对光栅衍射效率进行严格的计算。 9](RZ6A+o  
Dr5AJ`y9A  
 利用该分析器，也可以分别计算出现的每个衍射级次的衍射效率。  =h|xlT  
v0KJKrliGO  
3u[5T|D'  
|f2bb  
4. 光滑结构的分析 S#nW )=   
v$#l]A_D  
lH/7m;M  
}A&
I@2d  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 G$VE o8Blb  
 对于光滑结构，参数平稳，0级和±1衍射级次的传输效率大约为32% q``
:[Sz  
YRu#JYti  
 NR98]X  
L u1pxL  
5. 增加一个粗糙表面 WkDXWv\{,{  
dz1kQzOU*  
1t}  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 *vOk21z77d  
 因此任意光栅形状(如正弦光栅)可以与粗糙表面组合，形成粗糙光栅面型。 ~nb1c:F  
gl 27&'?E*  
^xQPj6P}  
kY{;(
b3Q  
C/MQY:X4  
Xo3@-D_c!c  
rDv`E^\  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 yaPx=^&  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 1 Q*AQYVY  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 H7}f[4S%  
fT{%zJU  
Y|ErVf4  
{43J'WsJ  
6. 对衍射级次效率的影响 :D~J(Y2  
<YvW /x  
;cGY  
粗糙度参数： %H4>k
#b@$  
 最小特征尺寸：20nm ^w_\D?  
 总的调制高度：200nm KpT=twcK  
 高度轮廓 DA>TT~L  
f/t`B^}@  
iw{^nSD  
~>XqR/v  
>Q:h0b_$U  
 效率 .$o A~  
Ll, U>yo  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 [DvQk?,t  
MqRJ:x  
/Ow@CB  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm eVj7%9  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 KPA.5,ai  
a#a n+JY3  
$hy0U_}6  
hGR
Hu
J  
 效率 Fz' s\  
vbfQy2q  
 由于粗糙表面的总调制高度变大，±1级衍射效率发生轻微不对称。 3sp-0tUE  
j<
)`|?@e(  
粗糙度参数： ~-#Jcw$+n=  
 最小特征尺寸：40nm OR}+)n{  
 总调制高度：200nm Z9eP(ip  
 高度轮廓 -t: U4r(  

F>eo.|'  
kW=!RX[&  
.-)kIFMi  
 效率 /7x1Z*Hg  
Hyi'z
1  
+'wO:E1( w  
sgRWjrc/  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 h4Xz"i{z  
*,28@_EwY  
nd&i9l  
粗糙度参数： Yr[&*>S  
 最小特征尺寸：40nm yW&ka3j
\  
 全高度调制：400nm #7@
p  
 高度轮廓 '$[%x  
^I)+u>fJ  
^bq,+1;@Q  
 效率 V[n,fEPBr  
=_CH$F!U  
<h~=d("j  
sG\K$GP!  
C[5dhFZ  
 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。
~K"nm{.  
wN

U;gz  
7. 总结 Ss_}@p ^  
 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)。 kK/XYC 0D  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 'V&Tlw|  
 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。 Qe-PW9C  
 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。 vM50
H
 

经典，学下。。。，，