[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。 ]Z_$'?f  
h~ $&  
1. 建模任务 
AlO,o[0  
Vl<`|C>  
hQXxG/yFm  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 9oEpPL5  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 >A3LA3( c  
4<u;a46Z#M  
2. 建模任务：正弦光栅 Zp`~}LV{  
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x-z方向(截面视图) PNf&@  
PC|'yAN:  
ugno]5Ni  
光栅参数： pjACFVMFX  
 周期：0.908um 5? Wg%@  
 高度：1.15um ]GNh)  
(这些参数提供了一个具有均匀分布传输效率0级和±1级衍射级次，详见案例341) J==}QEhQ{  
A^-iHm  
3. 建模任务 =nzFd-P  
[a@B =E  
B~?c3:6  
HL@TcfOe
~  
cv= \g Z  
 VirtualLab光栅工具箱提供的光栅级次分析器，可对光栅衍射效率进行严格的计算。 ?9p$XG  
Mq@}snp"S  
 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。 mmHJh\2v
 
gt/!~f0r  
gV|Y54}T  
>5.zk1&H  
4. 光滑结构的分析 GMBJjP&R]  

PB+\jj  
>PIPp7C  
?~,JY  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 Tv\HAK<N  
 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% 0(8gQ 2n  
Ah (iE  
zrrz<dW  

FuuS"G,S  
5. 增加一个粗糙表面 7,h3V=^)Q  
PK+ x6]x
 

"qS!B.rt:  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 VG)="g[%)  
 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。 +#~O'r]%GG  
q[P~L`h S  
[t{](-  
a%E8(ms37y  
@V$I?iXV  
Zi/-~')E  
i j/o;_  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 z?kd'j`FG  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 Ihg~Q4t  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 i:d`{kJ|[  
kon5+g9q  
.b,~f  
N<liS3>  
6. 对衍射级次效率的影响 lUHtjr  
f*<ps o  
&dRjqn^&X  
粗糙度参数： ^wJEfac  
 最小特征尺寸：20nm -2 xE#r  
 总的调制高度：200nm 1"O&40l  
 高度轮廓 b@6:1x  
Xhse~=qA  
(B:uc_+  
2h)8Fq_"  
BC({ EE~R)  
 效率 >S'>
!w  
4.Z(:g  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 ~KRnr0  
K2HvI7$-  
3]^'  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm @6b[GekZ<  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 o,FUfO}F  
gI{ =0  
;Iq5|rzDn  
lsY `c"NW>  
 效率 M/#U2!iFk  
W2<3C  
 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。 JYV\oV{  
fhRjYYGI  
粗糙度参数： 3ji:O T  
 最小特征尺寸：40nm x: ~d@  
 总调制高度：200nm Gw{+xz KJ  
 高度轮廓 ao$):,2*  
h0Jl_f#Y  
N09KVz2Q  
xNX'~B^4d  
 效率 fY_%33_I$  
PN &|8_  
2ykCtRe  
DA=1KaJ.  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 <hv7s,i  
bSrZ{l  
"IwM:v  
粗糙度参数： 2-mQt_ i  
 最小特征尺寸：40nm sPCMckt  
 全高度调制：400nm _wh
F^g8  
 高度轮廓 T3z(k la  
J8;Okzb!L  
[Oy >R  
 效率 sRq U]i8l  
p{.8_#O%S  
H$tb;:  
KlUqoJ;"  
Rla4L`X;  
 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。 O]qPmEj  
bulboyA&#
 
7. 总结  $Nu)E  
 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)。 uD(t`W"  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 z-@-O  
 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。 ?N>pZR  
 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。 d(S}NH  

经典，学下。。。，，