[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。 kG$U  
ju?D=n@i  
1. 建模任务 d,caOE8N  
'nh^'i&0.  
~5b^Gvb?  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 H)O I&?  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 ; )J\k2  
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3(e  
2. 建模任务：正弦光栅 n
|f Huv  
*.F4?i2D  
x-z方向(截面视图) :f5"w+  
 a EmLf  
Y|96K2BR  
光栅参数： E*X-f
"  
 周期：0.908um P+t`Rw  
 高度：1.15um A
s-xO~+  
(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) rc+}KO  
rWB/#m  
3. 建模任务 1=Nh<FuQ  
r;cILS|Xr  
jQrw^6C  
tKKQli4Mn4  
e.jbFSnA  
 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。 |#?:KvU97E  
zy
i;vu  
 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。 p? L*vcU  
FA3YiX(-e  
E|v9khN(].  
8Xjp5  
4. 光滑结构的分析 M"
Q{lR  
C6{\^kG^j2  
<P1yA>=3`  
7@uhw">mX  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 =/SBZLR(9  
 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% 5VR=D\j  
qaZQ1<e  
kx31g,cf]w  
/Mmts=^Ja  
5. 增加一个粗糙表面 Ny2. C?2  
@m+2e C77  
@[. 0,
 
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 J_rb3  
 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。 |Pj]sh[^Y  
<Po$|$_~  
>JckN4v  
rK} =<R  
JsD|igqF-  
ptMDhMVW  
'K*. ?M  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 ,A9_xdv5  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 ;Qq<5I"y  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 ]
CxDm  
Dlqvz|X/  
S";c7s  
&ku.Q3xGs  
6. 对衍射级次效率的影响 f6k=ew  
'4"c#kCKL  
!\Vc#dslt  
粗糙度参数： _`.Wib+  
 最小特征尺寸：20nm 5DxNHEuS  
 总的调制高度：200nm 8]j*z n?,  
 高度轮廓 {U"=}j(  
5u=>~yK+  
SS*3Qx:[  
o'J^kd`  
:erfs}I  
 效率 7tQ?av  
 BDfJ  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 ,4--3 MU  
%i5tf;x6i  
]@{l<ExP  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm zw[ #B #  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 =M9;`EmC  
R1vuf*A5,  
Q4Z
KgcC  
h,|. qfUk  
 效率 )}lO%B'K  
d}Xb8SaE%c  
 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。 *3\Nj6  
"6q@}sz!  
粗糙度参数： keb.%cb=  
 最小特征尺寸：40nm S\L^ZH?[2  
 总调制高度：200nm zmhL[1qj  
 高度轮廓 _lrvK99  
U%)-_ *`z  
{H3B1*Dk  
Zk~~`h  
 效率 d.$0X/0  
d.yATP  
=z!/:M  
{uN-bl?o  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 [\-)c[/  
Y_nl9}&+C0  
BU.O[?@64  
粗糙度参数： z1nKj\AM2  
 最小特征尺寸：40nm DT3"uJTt  
 全高度调制：400nm B$ jX%e{:S  
 高度轮廓 MO%+rf0~w  
9AJ"C7  
),J6:O
&  
 效率 _%G;^ b  
!v. <H]s)  
4JRQ=T|P7I  

EV@yJ]  
x Nb7VUV7  
 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。 tMH2  
vj9'5]
!~q  
7. 总结 (_]D\g~  
 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)。 @MP;/o+  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 gg/2R?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。 q$PO.#  
 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。 Q^*4
FH!W  
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