[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。 Xt^ldW  
B\r2M`N5  
1. 建模任务 ^.p({6H  
;e415T  
a\ fG)Fqp  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 x2=Bu#Y  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 @)1>ba  
@X+m,u  
2. 建模任务：正弦光栅 ]W~\%`#8?  
0_q8t!<xJw  
x-z方向(截面视图) :m]~o3KRy  
7DDd1"jE  
U(P^-J<n1  
光栅参数： "XfCLc1 T  
 周期：0.908um r/}q=J.  
 高度：1.15um T\I}s"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) c[J?`8  
GK.^Gd  
3. 建模任务 pYf57u  
:7UC=GKQk  
Yz]c'M@  
ADK)p?  
rR]U Ff  
 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。 Z^E>)!t  
p.6C.2q~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。 Swz{5 J2C  
6!zBLIYFI  
fb-Lp#!T39  
">cLPXX  
4. 光滑结构的分析 3n;>k9{  
~k\Dde  
V[ju7\>$Z  
d-c<dS+R  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 Wip@MGtJ  
 对于光滑结构，参数平稳，0级和±1衍射级次的传输效率大约为32% 
?lq  
yJQ>u  
:No`+X[Kq  
)Tjh  
5. 增加一个粗糙表面 M.fAFL  
-f
pe  
&H8wYs  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 WX .Ax$fT  
 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。 '&hz*yk  
S&/,+x'c|  
|j$r@  
]QKo>7%[  
-Zq\x'  
$B%wK`J  
hr$Wt?B  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 `_aX>fw  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 Drm#z05i[g  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 ezimQ  
(P!r^87  
Vu.VH([b]Q  
O6*2oUKqK  
6. 对衍射级次效率的影响 M[ {O%!  
"DaE(S&
 
@k=UB&?I  
粗糙度参数： lXtsnQOOK  
 最小特征尺寸：20nm u7&q(Z&&O  
 总的调制高度：200nm 6/Iq@BZ&  
 高度轮廓 I3gl+)Q  
<fHJ9(5$V  
}NjZfBQW`  
]K?;XA3dZ  
%xt;&HE  
 效率 "C0?s7Y  
-pmb-#`M  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 5{/uHscwLa  
Q":,oZ2  
r>: ~!o*  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm .;rE4B  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 |d$4Fu(M~  
IG+g7kDCY  
8Y4mTW  
GP>\3@>  
 效率 hrNB"W|?x  
s$%t2UaV  
 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。 7|5X> yt  
0=0,ix7?#  
粗糙度参数： 8)lrQvZ  
 最小特征尺寸：40nm 3d
aI_Nx>  
 总调制高度：200nm lArKfs/  
 高度轮廓 C@`rg ILc  
eFh7#~m  
zmU@ k  
=cpUc]~  
 效率 }u9#S  
_01wRsm%2  
=oBlUE  
 nU4to  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 \q
($8<  
{J1iheuS}  
W#)X@TlE  
粗糙度参数： e2e!"kEF  
 最小特征尺寸：40nm G9^xv  
 全高度调制：400nm V/3@iOwD  
 高度轮廓 @XJ#oxM^  
-"NK"nb  
He,,bq  
 效率 F\, vIS  
^@3,/dH1 t  
dz?On\66  
|1GOm=GNK  
*`} !{ Mb  
 对于较粗糙的表面，0级衍射效率大幅降低，而且±1级衍射效率的不对称性增大。 T|8:_4/l  
0 N"N$f  
7. 总结 0SfW:3  
 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)。 /GVjesN  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 PB *v45  
 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。 X%)~i[_DV  
 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。 g<@Q)p*ow  

经典，学下。。。，，