[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。 &`PbO  
yH(V&Tv  
1. 建模任务 R|t;p!T  
)Z:m)k>r;  
Ve14rn  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 j<$R4A1  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 A[ 1)!e  
+{xG<Wkltz  
2. 建模任务：正弦光栅 [s %\.y(q  
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x-z方向(截面视图)
eG^z*`**  
0Uaem  
B*Cb6'Q  
光栅参数： 3*\8p6G  
 周期：0.908um k6g|7^es2  
 高度：1.15um U]j&cFbn5_  
(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) o*)@oU  

*dVD  
3. 建模任务 Ty}R^cy{d  
W^ClHQ"Iy  
sWW\bK0B4  
auA.6DQ  
\I xzdFF#  
 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。 XbXgU#%  
%o-jwr}O{  
 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。 T]X{@_  
[EOMCH2Ki  
q @*UUj@  
Ei|0L$NCg  
4. 光滑结构的分析 Fi k@hu  
K*[0dza$  
5{fwlA  
2q|_Dma  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 \ >(zunL  
 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% intvlki]be  
T/5nu?v  
1YFAr}M  
KY8^BjY@  
5. 增加一个粗糙表面 Z c<]^QR  
(mY(\mu}  
eAU"fu6d  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 u-1@~Z  
 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。 3v G  
=G[H,;W  
YN`UTi\s  
|/2LWc?  
]uJM6QuQ  
0vcET(
 
+%x^RV}  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 l4DeX\ly7f  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 _i.({s&_9  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 `GP3D~  
F1/6&u9I  
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IS .g);Gj  
6. 对衍射级次效率的影响 Age-AJ  
69?I?,7  
}3Df]
  
粗糙度参数： _82<|NN:  
 最小特征尺寸：20nm ?!_u,sT  
 总的调制高度：200nm Mn-<51.%  
 高度轮廓 mMga"I9  
iczs8gj*  
?V.i
g  
{kT#o3,>w6  
3s#|Y,{?6R  
 效率 ![qRoYpbg8  
4b]IazL)  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 BllDWKb  
ryz/rf  
bbM4A! N  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm v4X_v!CQ  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 iM4mkCdOO  
#!(Zn:[  
t- !h X/  
}3bQ>whF  
 效率 3`mC"ab /  
S6=\r{V  
 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。 Y=PzN3  
Bb$S^F(Xq  
粗糙度参数： o:p{^D@#k  
 最小特征尺寸：40nm Q1]V|S;)X  
 总调制高度：200nm -Mit$mFn  
 高度轮廓 j*zB { s K  
R:SIs
\%o  
`#-p,NElV  
@WMj^t1D+  
 效率 cYBrRTrI#  
4;B=Qoxe  
ABd153oW"  
tsCz+MP  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 NdaVT5RB  
lr)G:I#|  
*Cc$eR]-  
粗糙度参数： :YkDn~@  
 最小特征尺寸：40nm ?z*W8b]'  
 全高度调制：400nm (, ;MC/l  
 高度轮廓 sE(X:[Am  
<FMuWHY  
@ J?-a m>  
 效率 F#zQQ)(Pf  
o{s4.LKK  
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p\4h$."  
;,[EJR^CI  
 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。 LR 8e|
H0  
TXY
 
7. 总结 ?S;et2f  
 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)。 $Qx(aWE0  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 %3#b6m~  
 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。 =|DkD- O  
 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。 b}"vIRz  

经典，学下。。。，，