[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。 x)35}mi){L  
iA~LH6  
1. 建模任务 ldd8'2  
zKh^BwhO|X  
3,ihVVr&P  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 //
/
  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 R07]{  
#$5"&SM  
2. 建模任务：正弦光栅 Sb2hM~  
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x-z方向(截面视图) *~h@KQm7  
M~rN17S  
hgYi ,e  
光栅参数： pZE}<EX  
 周期：0.908um Yfbo=yk  
 高度：1.15um a+HGlj 2>  
(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) ]%%I=r  
!.2tv  
3. 建模任务 {GH0>
1&  
~FP4JM,y6  
d4ga6N3'  
F"-u8in`
 
{[|je]3v  
 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。 f|v5itO2  
W u C2LM  
 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。 p*NKM} ]I  
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w"Q/ 6#!K  
4. 光滑结构的分析 w@![rH6~F  
&@v&5EXOw  
T'ko
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mm dQ\\  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 ]$7yB3S,B  
 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% >Ut4INV  
+#RgHo?f  
e,?qwZK:y  
htuYctu`  
5. 增加一个粗糙表面 7Dt*++:  
op2<~v0?  
.5^7Jwh  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 kC_Kb&Q0  
 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。 wbpz,  
kEYkd@{  
(v,g=BS,  
(y^svXU}a  
On~
w`  
F
(;=^w  
kgb:<{pJ  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 Fa0NHX2:  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 20,}T)}Tm  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 Op_(10|  
WvoJ^{\4N*  
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ugn6  
H3xMoSs  
6. 对衍射级次效率的影响 3j6Am{9  
$=9g,39
 
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_v'Os2  
粗糙度参数： `C&@
6{L  
 最小特征尺寸：20nm ^Q#g-"
b  
 总的调制高度：200nm uPVO!`N3
 
 高度轮廓 X()yhe_  
a7>^^?|  
9 gc0Ri[4m  
3P*[!KI  
c }7gHud  
 效率 wBlo2WY  
.[:y`PCF  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 @@3%lr71   
X/f?=U  
%BwvA_T'Q  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm AsfmH-4)  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 _[pbfua  
o_sb+Vn|  
5hl!zA?
 
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;nnr0;  
 效率 cz41<SFL
 
3kavzB[  
 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。 -4
v2]  
#G]g  
粗糙度参数： qQwf#&  
 最小特征尺寸：40nm O?f?{Jsx  
 总调制高度：200nm f;%=S:3  
 高度轮廓 tx$`1KA  
c=f;3N  
>x*ef]aS  
`hDH7u!U.  
 效率 Pyp#'du>  
MmQk@~  
6Zx)L|B  
wz{&0-md*'  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 !8I80:e_~  
N (0%C?  
3~\,VO''  
粗糙度参数： cDq*B*e  
 最小特征尺寸：40nm &3|l4R\  
 全高度调制：400nm bl-D{)X  
 高度轮廓 Zg3 /,:1  
VKcVwq  
pwVaSnre`  
 效率 7;a  
Z=beki]  
G4^6o[x  
r8>Qs RnU%  
fwi -  
 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。 y=2nV  
m>f8RBp]'  
7. 总结 t]hfq~Ft  
 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)。 +t8#rT ^B  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 FK@Gd)(  
 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。 0.&-1pw  
 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。 bb}Fu/S  

经典，学下。。。，，