[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。 )I~U&sT\/  
^Om0~)"q  
1. 建模任务 rE->z
  
y4N8B:j%  
6YErF|  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 $] ])FM"b  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 11"- taWj  
ShP&ss  
2. 建模任务：正弦光栅 bQ%6z}r  
C0f<xhp?j  
x-z方向(截面视图) ""~b1kEt  
2OA0
rH"v  
p :v'"A}  
光栅参数： g3V bP  
 周期：0.908um S['rfD>9  
 高度：1.15um %-nYK3  
(这些参数提供了一个具有均匀分布传输效率0级和±1级衍射级次，详见案例341) T<o^f n,H  
tfKf*Um  
3. 建模任务 _DDknQP  
<w,NMu"  
VtTTvP3  
o"kVA;5<G  
{th=MldJ?  
 VirtualLab光栅工具箱提供的光栅级次分析器，可对光栅衍射效率进行严格的计算。 Jn|sS(Q}  
wo#,c(  
 利用该分析器，也可以分别计算出现的每个衍射级次的衍射效率。 6%-RKQi  
eq" eLk6h  
R^p'gQc$   
K'6NW:zp~  
4. 光滑结构的分析 xmM!SY>  
9mmkFaBQ  
$yn7XonS  
qsT@aSIo9  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 cD%_+@GaU  
 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% *jf%Wj)0M  
A,'F`au  
+UM%6Z=+  
\4`:~c  
5. 增加一个粗糙表面 xS'Kr.S  
=K\xE"  
%#
jW  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 !=3Ce3-  
 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。 sQ}E4Iq1#S  
=,Zkg(M  
m{w'&\T  

mfW}^mu  
cb3Q{.-.#  
GX
nrVI  
ez-jVi-Fi  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 !,cLc}a  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 d:vuRK4+  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 c:[8ng 2v  
#FhgKwx  
U[R[VY7  
6uTFgSqZ  
6. 对衍射级次效率的影响 X T<SR]  
eY V Jk7  
}> ]`#s  
粗糙度参数： FX  %(<M  
 最小特征尺寸：20nm =j"bLX6;  
 总的调制高度：200nm U^;|as  
 高度轮廓 B'v~0Kau  
~(;HkT  
*'n L[]  
K
%g_e*"$  
hDf!l$e.  
 效率 E)iX`Xq|0{  
tch;_7?  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 S8,e`F  
Vo;0i$  
Pr_DMu  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm rU |%  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 <'N~|B/yZ  
Y'+mC  
=&"a:l  
IcA]B?+  
 效率 ANRZQpnXQ  
dAr=X4LE  
 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。 MAcjWb~f  
0<)Ep~!  
粗糙度参数： !DkIM}.  
 最小特征尺寸：40nm %%T?LRv  
 总调制高度：200nm .3CQFbHF  
 高度轮廓 &U_T1-UR2  
GOUO  
O& 1z-  
~hb;kc3  
 效率 v[\GhVb  
"#.L\p{Zy  
v@,`(\Ca'  
i
3vg7V.  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 E^B3MyS^^  
b=kY9!GN,v  
20w4 '@sq  
粗糙度参数： T[- %b9h>  
 最小特征尺寸：40nm (7C$'T-ZK  
 全高度调制：400nm fC+tu>=  
 高度轮廓 cp&1yB   
|F +n7  
s{:Thgv,9  
 效率 -U{!'e8YiN  
TMD*-wYr  
iSNbbu#  
r-_-/O"l  
@o6!  
 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。 Flaqgi/j  
g:YUuZ  
7. 总结 3$3
%W<&^  
 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)。 kbSl.V%)  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。  ]l}bk]  
 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。 nT7]PhJ  
 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。 NNBT.k3)  
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