[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。 ZoSyc--Bv  
q-ko)]  
1. 建模任务 /fQ}Ls\  
>cg)NqD  
}f14# y;  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 [#RFdn<  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 0@{0#W3R  
NQX?&9L`r  
2. 建模任务：正弦光栅 &R?to>xr\  
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x-z方向(截面视图) =QbOvIq  
Y_n3O@,  
hITYBPqRO  
光栅参数： E2YVl%.
 
 周期：0.908um x[Hx.G}5+  
 高度：1.15um FfrC/"N  
(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) &vt)7[  
JbS[(+o  
3. 建模任务 aq8./^  
(V\N1T,f  
P}UxA!  
UcOP 0_/  
%7P]:G+Y\  
 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。 UB~-$\.  
:KA)4[#;W  
 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。 $/tj<++W  
b;5j awG  
-,T!/E  
~:o$}`mW  
4. 光滑结构的分析
D}lqd Ja  
D4|Ajeo;1  
I`rN+c:  
(dD7"zQ  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 ~<9e}J  
 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% {*TB }Xsr,  
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]@<VLP?  
B["+7\c<~  
5. 增加一个粗糙表面 R=D}([pi  
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v[{7\Hh
a  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 F[yofRN  
 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。 nK
S*y*  
6Aq]I$  
D&2NO/ R  
adIrrK  
T4p}5ew'  
X' 5R4j  
8IQ}%|lN  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 <N$Hb2b  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 !#W>x49}  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 9T5 F0?qd  
^>Z_3{s:$  
zPqJeYK  
fW+"Kuw  
6. 对衍射级次效率的影响 { +w.Z,D"  
4:NMZ `~  
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粗糙度参数： 8a)Brl}u  
 最小特征尺寸：20nm fxoEK}TM  
 总的调制高度：200nm T1.U (::  
 高度轮廓
3~Fag1Hp  
5$'[R;r  
b~:)d>s8wY  
qve'Gm)  
.24z+|j  
 效率 d94k  
dhLR#m30T  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 !E?+1WDS0  
nb=mY&q}~  
}EkL[H!  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm 'G>XI;g  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 M.}J SDt  
P658 XKE  
Y* rujn{  
i]? Eq?k  
 效率 >| ,`E  
U\:Y*Ai  
 由于粗糙表面的总调制高度变大，±1级衍射效率发生轻微不对称。 2XeyNX  
OzrIiahz/  
粗糙度参数： a`%`9GD  
 最小特征尺寸：40nm r|4D.O]  
 总调制高度：200nm 0{z8pNrc  
 高度轮廓 3w"JzC@  
vbeE}7 *2  
d[,Rgdd@I  
=dA]nM  
 效率 K=JDl-#!  
L +Uq4S^  
6[ 3 K@  
lqmQQ*Z  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 2DFsMT>X  
xCXsyZ2h  
'#3FEo  
粗糙度参数： Os$E,4,py  
 最小特征尺寸：40nm OHBCanZZ,  
 全高度调制：400nm HYGd :SeH  
 高度轮廓 lCp6UkE  
*6AV^^  
9G SpDc  
 效率 :qbU@)p*  
/"D,gn1S*  
YFJaf"?8g  
Z8bg5%  
"Ux(n
t  
 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。 u3O@ccJ;  
:E6*m\X!3  
7. 总结 d;l%XZe  
 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)。 B//*hH >F  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 _d3Z~cH  
 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。 ^;a .;wR  
 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-9i   

经典，学下。。。，，