[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。 R $&o*K`?  
/Y'Vh^9/T  
1. 建模任务 i(iXD  
5\e9@1Rc  
w+yC)Rmz  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 4WJ.^(  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 ,QcF|~n  
@7?#Y|`  
2. 建模任务：正弦光栅 '=Rs/EDME  
Fxm$9(Y  
x-z方向(截面视图) c
Uvz2TK  
<-[wd.M_  
=>M^02
"  
光栅参数： cUA7#1\T=  
 周期：0.908um {buo^kgj`]  
 高度：1.15um ; mZW{j  
(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) cUY`97bn  
G&4&-<  
3. 建模任务 K?BOvDW"`  
h&--,A >  
K#pNec  
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i'#E)  
 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。 XDFx.)
t  
3?1`D/  
 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。 H[S%J3JI  
Y*H|?uNF
 
P;Ga4Q.  
X4 A<[&F/  
4. 光滑结构的分析 =5kY6%E7c  

A1.7O  
w-Da~[J  
Q0&H#xgt  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 pKit~A,Q  
 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% J/[=p<I)  
YbTxn="_  
4:r!|PJn{G  
.=X}cJ]`[  
5. 增加一个粗糙表面 >D(RYI  
+f@U6Vv  
,u`B<heoLU  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 z@B=:tf  
 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。 z7Q?D^miy  
m^GJuPLW
 
.HkL2m  
kw"SwdP5  
Y#u}tE d  
?e,pN,4  
W9D86]3Y  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 r=X}%~_8X  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 HN&Z2v  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 2JJ"O|Ibz  
mR}6r2O2\Q  
S$Q8>u6Wk  
}Ub6eXf(2  
6. 对衍射级次效率的影响 = c>Qx"Sw  
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J|w\@inQ  
粗糙度参数： YwZ Z{+n  
 最小特征尺寸：20nm =gJb^ Gx(w  
 总的调制高度：200nm K)Q]a30  
 高度轮廓 d*~ICir7  
]cGA~d  
MD|5 ol9  
(fCXxyZrr  
k;w- E  
 效率 uWM{JEOl  
vfq%H(  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 WC.t_"@  
BbgnqzU  
)0Me?BRp  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm JWMpPzs  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 jC7&s$>Q"g  
qL6 |6-?  
yjhf   
ub;ZtsM,%  
 效率 !!`!|w  
U`Wauv&  
 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。 2UFv9  
yp66{o  
粗糙度参数： K9OY
ri^TQ  
 最小特征尺寸：40nm KN7n@$8YM  
 总调制高度：200nm j{Txl\D>  
 高度轮廓 }(1JaG  
A9kzq_3  
4Qo]nre!  
<K8\n^i~c  
 效率 V( -mD  
*7h!w!LN~  
4*'pl.rb>  
hED=u/ql[  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 AiK  
wAxrc+  
aEWWFN  
粗糙度参数： ;~\MZYs3m  
 最小特征尺寸：40nm qt;y2gf=  
 全高度调制：400nm LWHd~"eU  
 高度轮廓 3Ei5pX=g  
#:^YI c  
=Q[b'*o7  
 效率 UGuxV+Nwf  
&d5ia+#  
4=Krq6{  
sRrzp=D  
ea~:}!-P  
 对于较粗糙的表面，0级衍射效率大幅降低，而且±1级衍射效率的不对称性增大。 )I$q5%q8  
9$|Gfyv  
7. 总结 k}0^&Quc4  
 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
p=`=*  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 6+KHQFb&N  
 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。 stk9Ah  
 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。 gF5a5T,  
hQDTS>U