[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。 zis-}K<  
[7$<sN<'  
1. 建模任务 ^goS?p/z  
t[#`%$%'  
\0b",|"3  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 >f_D|;EV  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 YrB-;R1+  
EK#w: "  
2. 建模任务：正弦光栅 xE
+Go  
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x-z方向(截面视图) J,E&Uz95%  
'dBzv>ngD  
|=7%Edkd  
光栅参数： (/uL6W d0  
 周期：0.908um Cu!4ha.e`  
 高度：1.15um NMOTWA}2  
(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) s  n?  
8^M5u>=t;  
3. 建模任务 {V
I%]n{M  
;1"K79  
8fdOV&&D~i  
tl#hCy  
J,IOp-  
 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。 4}8Xoywi1  
q/]tJ{FI  
 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。 h7o{l7`)  
lMP|$C  
+ J_W}G  
CMTy(Z8_)  
4. 光滑结构的分析 EQ7cK63  
Ef7Kx49I  
b"x:IDW qG  
K_RrSI&>  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 o6{XT.z5qx  
 对于光滑结构，参数平稳，0级和±1衍射级次的传输效率大约为32% '"I"D9;9  
,kLeK{  
Q>||HtF$A  
c-gaK\u}j}  
5. 增加一个粗糙表面 Wlt shZo  
9#_49euy|P  
uE/qraA  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 m.lNKIknQ  
 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。 Xf#uK\f  
3aW4Gs<g  
`M\L6o  
Ot v{#bB$  
=#1/<q)L  
64zO%F*  
aIkxN&  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 # VR}6Jv  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 O:D`6U+0  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 bZa?h.IF  
vn|X,1o  
q!NwfXJM  
'd/A+W  
6. 对衍射级次效率的影响 v3`J~,V<  
F[~qgS*;  
6~D:O?2  
粗糙度参数： Xr':/Qjf  
 最小特征尺寸：20nm M~3(4,  
 总的调制高度：200nm t$s)S>  
 高度轮廓 x37r{$2  
J&h 3,  

|"l g4S%  
$k}+,tHtJO  
R(x%<I  
 效率 r\L:JTZ$  
f61
~%@fE  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 6I 2`m(5  
48w3gye  
,![C8il,  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm -Xx,"[sN\w  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 X/'B*y'=U  
,P5HR+h  
I7]45pF  
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)cY{wE_  
 效率 ?p\'S w:  
C%G-Ye|@  
 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。 gNe{P~ $=  
l$PO!JRD  
粗糙度参数： l1!i3m'x  
 最小特征尺寸：40nm }p."7(  
 总调制高度：200nm #16)7  
 高度轮廓 {"s9A&  
u;y1leG  
x4fLe5xv  
4}96|2L5  
 效率 5tQffo8t  
-cJ(iz9!  
vzy/R
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Cc9<ABv?  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 +Hv%m8'0|  
vzs6YsA  
|A &Nv~.)  
粗糙度参数： TlAY=JwW  
 最小特征尺寸：40nm KvC:(Vqj  
 全高度调制：400nm B>-Iv_  
 高度轮廓 2<YHo{0BLS  
0p&:9|'z  
bm(0raugs  
 效率 %`%1W MO  
^8E/I]-  
F;`es%8  
l{Xsh;%=  
(z+[4l7  
 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。 V?%>Ex$  
k&@JF@_TI  
7. 总结 >P+V!-%#  
 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)。 #P18vK5  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 ^!E;+o' t  
 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。 mn4j#-  
 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。 EGU?54  

经典，学下。。。，，