[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。 k^KpQ&n  
V3|" v4  
1. 建模任务 ())_4 <  
Cnc=GTRi  
[EVyCIcY,h  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 p_zVrlVb  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 lR F5/  
^%6f%]_  
2. 建模任务：正弦光栅 iYdg1  
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x-z方向(截面视图) !K=$Q Uq  
-J'k
ed  
o8A8fHl  
光栅参数： )-iUUak  
 周期：0.908um 1Qjc*+JzO.  
 高度：1.15um WU/5i 8  
(这些参数提供了一个具有均匀分布传输效率0级和±1级衍射级次，详见案例341) 3qV~C{S  
@QYCoEU8J  
3. 建模任务 q+;lxR5D  
&P*r66  
YXF^4||j.c  
gH"aMEC  
\O~WMN  
 VirtualLab光栅工具箱提供的光栅级次分析器，可对光栅衍射效率进行严格的计算。 uTl"4;&j  
OzH\YN  
 利用该分析器，也可以分别计算出现的每个衍射级次的衍射效率。 kA2)T,s74  
J!Rq
m!)q  
d;3f80Kd*  
V.+a}J=Cw  
4. 光滑结构的分析 l4I',79l  
8@6*d.
+e  
C(KV5c  
!QqVJ a{j  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 a_DK"8I  
 对于光滑结构，参数平稳，0级和±1衍射级次的传输效率大约为32% |llmq'Q  
W3X;c*j  
6@d/k.3p  
ds2xl7jg  
5. 增加一个粗糙表面 tPw7zFy6r  
h-m0Ro?6  
HuxvIg  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 M%!j\}2A  
 因此任意光栅形状(如正弦光栅)可以与粗糙表面组合，形成粗糙光栅面型。 20A:,pMb  
{=Py|N\\t  
2@&"*1(Xu  
7 lq$PsC  
!l9#a{#6l  
I'<sJs*p  
YR)^F|G  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 ?]}=4  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 <rU+{&FKNL  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 $ Fy)+<  
pC&i!la{o}  
7i=ER*F~  
u b@'(
*  
6. 对衍射级次效率的影响 Lk)T
K/JM)  
1@+&6UC  
7=
A @P  
粗糙度参数： a^&RV5o  
 最小特征尺寸：20nm 4LJOT_  
 总的调制高度：200nm `y1,VY  
 高度轮廓 "x
3!F&  
L_=3`xE _  
&';@CeK  
"?Jf#  
(<|1/^~=  
 效率 `ih#>i_&  
<1U *{y  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 L$ju~0jl)%  
NL"w#kTc()  
Yp$@i20  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm 'f.
5hX(Y  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 J=#9eW  
!:D,|k\m  
Mi[,-8Sk  
y8|}bd<Sr  
 效率 sgB|2cj;j  
0B5d$0  
 由于粗糙表面的总调制高度变大，±1级衍射效率发生轻微不对称。 z9zo5Xc=  
1| xKb(_l  
粗糙度参数： G?+]BIiL  
 最小特征尺寸：40nm EmV ZqW  
 总调制高度：200nm w6l56CB`  
 高度轮廓 *x.gPG  
sDy~<$l?  
pzDz@lAwR  
:*Z@UY   
 效率 8w3Wy<}y  
VmTgD96  
xQzXl  
3^F1hCB  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 6c[ L*1  
'G3|PA7v  
Z^yn S  
粗糙度参数： 3>^S6h}o  
 最小特征尺寸：40nm 0h"uJco,  
 全高度调制：400nm ,Q8h#0z r  
 高度轮廓 I#CS;Yh95  
z`|E0~{-  
/oU$TaB>(  
 效率 ze#ncnMo  
(/J %Huy  
Now2ad&  
~#JX 0J=  
Eqt>_n8  
 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。 2ZQ|nwb7  
d#HN'(2t  
7. 总结 bY=Yb  
 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)。 ~*G}+Ur$2  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 x>[ gShAV!  
 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。 ?*U:=|
  
 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。 ?h ym~,  
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