[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。 -~=:tn)0  
")GrQv a  
1. 建模任务 V7Mp<x%  
\8-PCD  
Ha!]*wg#  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 o
IY@xuj  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 [/eRc  
7|7sA'1cM  
2. 建模任务：正弦光栅 JI~@H /j  
- z"D_5  
x-z方向(截面视图) sJcwN.s  
(L8z<id<z  
[yfi:|n1  
光栅参数： *}NJ  
 周期：0.908um ~]lVixr9  
 高度：1.15um IWAp  
(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) x5nw/''[2  
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3. 建模任务
92Df.xI}  
ef(OhIX  
tv7A&Z)Rh  

9iQc\@eGd  
Ft$tL;  
 VirtualLab光栅工具箱提供的光栅级次分析器，可对光栅衍射效率进行严格的计算。 gJI(d6  
UkXf)  
 利用该分析器，也可以分别计算出现的每个衍射级次的衍射效率。 "DNiVL.  
}Dc?Emb  
`!iVMTp  
O'<cEv'B*  
4. 光滑结构的分析 n42XqR  
#1` lJ  
_0]{kB.$_  
Sg}]5Mn`  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 B<uUf)t  
 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% xp"5L8:C  
f^[:w1X$sM  
`}9jvR5  
4XL]~3 c  
5. 增加一个粗糙表面 4^rO K  
Z3]ut#`  
LZG~1tf  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 00)=3@D  
 因此任意光栅形状(如正弦光栅)可以与粗糙表面组合，形成粗糙光栅面型。 4{oS(Vl!  
yzQ^KqLH  
]f"l4ay@M  
/iekww^54  
{Deg1V!x>  
C 9:5c@G  
?sBbe@OC?  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 g<r'f"^  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 4
TW>BA  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 b!Z-HL6  
;/phZ$l  
`CXAE0Fx  
tag~SG`ov  
6. 对衍射级次效率的影响 :. ja~Q  
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g0B
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粗糙度参数： SXx2   
 最小特征尺寸：20nm fhZD#D  
 总的调制高度：200nm 1"Z61gXrz  
 高度轮廓 f}1R,N_fC  
V=,VOw4  
{|~22UkF[V  
_,JdL'[d  
]M;aVw<!  
 效率 s1eGItx[w  
#D-L>7,jA  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 -gpF%g`H  

BiUOjQC#  
>=_Z\ wA  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm )Ekp <2B:0  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 ,\BGxGNAmV  
iYJzSVO  
!?7c2QRN  
_lE0_X|d  
 效率 7EKQE
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/Af:{|'$%  
 由于粗糙表面的总调制高度变大，±1级衍射效率发生轻微不对称。 5`B!1  
p/a)vN+*x'  
粗糙度参数： :/kz*X=<  
 最小特征尺寸：40nm IwHYuOED]  
 总调制高度：200nm 3UBg"1IC  
 高度轮廓 ~fE6g
3  
x]gf3Tc58  
9cu0$P`}5  
}!-K)j.  
 效率 [CU]fU{$  
il \q{Y o  
av&4:O!  
"@JSF  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 uV:;q>XM'%  
Rmrv@.dr!  
",\,lqV  
粗糙度参数： J0e~s  
 最小特征尺寸：40nm szY=N7\S*  
 全高度调制：400nm (bIg6_U7\  
 高度轮廓 "YUyM5X  
z@nJ-*'U8  
4wZ{Z 2w  
 效率 D|u! KH  
EPQ~V  
s:j"8ZH  
`
JGV3nN  
38wt=0br  
 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。 h]rF2 B  
)19As8rL/o  
7. 总结 cC.=,n  
 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)。 mr+J#  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 HCh;Xi  
 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。 XCNfogl  
 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/U~  

经典，学下。。。，，