[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。 gZM{]GQ  
i?=3RdP/R1  
1. 建模任务 ]p'Qk  
fH`1dU  
k`g+  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 nWFp$tJ/R  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 1)_f9GR  
^\N2 Iu>6  
2. 建模任务：正弦光栅 y=h2_jt  
0O-p(L=  
x-z方向(截面视图) 74gU4T  
}/c.>U  
6./&l9{h+  
光栅参数： |Q9S$l]  
 周期：0.908um s+zb[3}  
 高度：1.15um %J.Rm0F
D:  
(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) b@YSrjJ  
hph 3kfR  
3. 建模任务 pvmm" f  
z*yN*M6t  
l^$:R~gS  
QQ2xNNF[  
e}[$ =  
 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。 t ?bq~!X  
!&Q,]\j  
 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。 d1y(Jt  
#S<>+,Lk  
F
i5,y;]R  
(59<Zo  
4. 光滑结构的分析 ~Ag!wj  
S}Mxm2  
D%^EG8i n.  
rcI(6P<*  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 iZjvO`@[  
 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% z[t$[Qg
 
-D!F|&$  
Kq{s^G  
W!tP sPM  
5. 增加一个粗糙表面 |{9"n<JW  
9,y&?GLP  
@Wx_4LOhf  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 d=>5%$:v  
 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。 :hMuxHr  
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W:5m8aE\  
y|MW-|0=!  
;U20g:K  
e'\I^'`
!M  
%{}Jr`
 
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 ny=CtU!z  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 1Eg}qU,:  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 }Bc6:a
  
Wb4sfP_  
m%Ef]({I  
Pi8U}lG;  
6. 对衍射级次效率的影响 iicrRGp3  
zb;'}l;+  
wh*OD  
粗糙度参数： (b{ {B$O  
 最小特征尺寸：20nm 2iH,U  
 总的调制高度：200nm W1:o2 C7  
 高度轮廓 >Mvt;'c  
{Or|] 0  
dvL'>'g  
P
%/+?(?  
8Ae
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 效率 sL\|y38'  
MnX2
sX|  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 S>"dUM  
{X"X.`p  
ax3:rl  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm
'6xn!dK  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 QPFpGS{d  
0\h2&  
(O<lVz@8  
}XXE hOO  
 效率 9s7B1Pf  
Y/$SriC_+'  
 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。 IsRsjhg8x  
KX9ZwsC0  
粗糙度参数： X`aED\#\h  
 最小特征尺寸：40nm w1KQ9H*  
 总调制高度：200nm ,]cd%w9  
 高度轮廓 (=PnLP  
>K &b,o,[  
/S;?M\  
{K|{a  
 效率 #JW1JCT  
zc2,Mn2  
Zv-6H*zM6  
nB:Bw8U"Q  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 tjTF?>^6|  
RV($G8U  
}>OE"#si  
粗糙度参数： >)5vsqGZaK  
 最小特征尺寸：40nm kh5V&%>?  
 全高度调制：400nm A{c6XQR~z  
 高度轮廓 :qT>m  
P,%|(qB
  
PAc~p8S  
 效率 d@l;dos),  
_rR.Y3N  
5$#<z1M.&  
UG!&n@R  
D=OU61AA  
 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。 xp&I~YPH  
_E"[%  
7. 总结 qMUqd}=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)。 u(o@_6  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 wXZ-%,R-D  
 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。 )l"0:1Ig  
 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。 x``!t>)O  

经典，学下。。。，，