[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。 DC*|tHl  
#.}Su+XF  
1. 建模任务 I}
Q3B3Byg  
}W<]fK  
`Y.RAw5LrE  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 Q}]:lmqH  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 r3Z-mJ$:  
Ltcr]T(Ic  
2. 建模任务：正弦光栅 @t
jC{?5Y  
CNcH)2Mk  
x-z方向(截面视图) SVXey?A;CJ  
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OY~5o&Oa  
光栅参数： $yaE!.Kc  
 周期：0.908um snj4MA@I]  
 高度：1.15um y9\s[}c_  
(这些参数提供了一个具有均匀分布传输效率0级和±1级衍射级次，详见案例341) U$VT
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3. 建模任务 lW&glU(  
3 ;.{ O%bX  
40%p lNPj  
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2%vwC]A  
 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。 -lSm:O@'  
XNu2G19jb  
 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。 x+yt| &B  
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[4xN:i  
Y<#7E;aL  
4. 光滑结构的分析 IRo[|&c  
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L/nz95  
lt0(Kf g  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 :Fj4YP"  
 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% w #(XiH*  
!h9 An  
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N@)4H2_u \  
5. 增加一个粗糙表面 eMz,DYa/G  
9zO;sg;3  
z8z U3?  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。  ]g?G0m  
 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。 P!bm$h*3?  
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e1&c_"TOih  
:X`J1E]Rjd  
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T/S-}|fhQ  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 :^iR&`2~  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 M;Vx[s,#,  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 XTW/3pB  
e`}|*^-  
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6. 对衍射级次效率的影响 5&94VQ$d  
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粗糙度参数： Pi*,&D>{7  
 最小特征尺寸：20nm &a:>P>\  
 总的调制高度：200nm @~gz-l^$  
 高度轮廓 |Z2_1( ku  
t]vX9vv+D  
k7W8$8v  
R~Xl(O  
?+Qbr$]  
 效率 T,?^J-h^  
c yN_Sg  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 o~GhV4vq  
7?hCt  
e[e2X<&0RT  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm @&M$`b ^  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 g]d
"d  
L YH9P-5H  
$~ItT1k_  
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 效率 QT-rb~  
6'wP?=  
 由于粗糙表面的总调制高度变大，±1级衍射效率发生轻微不对称。 ! B)Em  
BwBv'p+n  
粗糙度参数： `pcjOM8u  
 最小特征尺寸：40nm @[JQCQ#r  
 总调制高度：200nm 9Xm"kVqd/  
 高度轮廓 u-k*[!JU  
<w,aS;v6jp  
N$=<6eQm  
/D~ ,X48+  
 效率 p(x[zn+%Y  
pCg0xbc`  
E|^a7-}|  
e94csTh=  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 Y+G4:  
2+?M(=4  
xSLN  
粗糙度参数： \{~x<<qFd  
 最小特征尺寸：40nm .+M4Pi  
 全高度调制：400nm j4NS5  
 高度轮廓 &_-~kU1K^  
v=X\@27= ?  
8Ipyr%l  
 效率 s'K0C8'U  
;#j/F]xG  
("9)=x*5  
S:R%%c
y  
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 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。 n ~ =]/  
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7. 总结 &t6L8[#yd  
 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)。 w\\   
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 #FeM.k6  
 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。 ]*v%(IGK  
 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。 ;xj
^*b  

经典，学下。。。，，