[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。 {MmHR  
!_GY\@}  
1. 建模任务 O+;0|4V%  
=ark?<E  
Gd
0-}4S?  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 8r[ZGUV  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 HZMs],GX  
N;,?k.vU  
2. 建模任务：正弦光栅 SQ#6~zxl  
TJ(PTB;  
x-z方向(截面视图) Hj ]$  
l,uYp"F,ps  
~82[pY  
光栅参数： ]2G5ng' @  
 周期：0.908um }HS:3Dt  
 高度：1.15um ]D^dQ%{  
(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) 0P`wh=")  
F\1nc"K/(  
3. 建模任务 mhT
pR0  
kTQ:k }%B  
b ABx'E  
H"(:6 `  
Du3OmXMk  
 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。 >yvP[$]!6  
${'gyD  
 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。 pTq,"}J!+  
\V@SCA'  

rUfW0  
A2
'   
4. 光滑结构的分析 \C.%S +u  
,CW]d#P|  
M<JJQh5  
Rde_I`Ru  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 J*6I@_{/U  
 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% ZCPK{Ru QE  
RsBo\#`  
04tUf3>  
m^zx&  
5. 增加一个粗糙表面 |)6(_7e9  
O%v(~&OSl  
I Vy,A7f  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 j)\&#g0u6  
 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。 O<4i)Lx2  
Qu]0BVIe  
s#w+^Mw$  
mm$D1=h{|  
b{
)('C$  
I^Ichn  
!s,<hU#  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 &Pxt6M\d  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 kFv\V   
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 A{h hnrr8  
322W"qduTZ  
q?z6|]M|u  
x6HebIR+  
6. 对衍射级次效率的影响 $N;!. 5lX3  
m6V
1m0M  
rP ;~<IxEr  
粗糙度参数： HY#7Ctn3  
 最小特征尺寸：20nm ,r5<v_  
 总的调制高度：200nm qt]QO1pAd  
 高度轮廓 vVyO}Q`  
B0=:A  
GG"0n{>0  
t^?8Di\  
EC1q#;:  
 效率 cYx=8~-  
+WPi}  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 =D5@PHpv(  
q^sMJ  
6uDA{[OH  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm ]wne2WXE  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 ,<hXNN  
UTA0B&aB  
7i{Rn K6*  
ZC"6B(d  
 效率 \!ESmxSa;  
~b\7qx_a9  
 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。 ?y<n^`  

 %W"\  
粗糙度参数： {\|? {8f  
 最小特征尺寸：40nm hD<z^j+  
 总调制高度：200nm !qrF=a  
 高度轮廓 ibzYY"D:  
@PwEom
`a  
ZfT%EPoZ:  
} Q1$v~  
 效率 vzi=[A  
qjR;c& qR  
\(T;@r  
5[l3]
HOO  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 #*S/Sh?Q  
RB/[(4  
*XH?|SV  
粗糙度参数： |D]jdd@!a2  
 最小特征尺寸：40nm 6FEtq,;0w  
 全高度调制：400nm 7]e]Y>wZap  
 高度轮廓 pMt]wyKr  
b@YSrjJ  
hph 3kfR  
 效率 pvmm" f  
z*yN*M6t  
bSz6O/A/  
*\VQ%_wg  
"6Dz~5  
 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。 twgU ru  
] {NY;|&I'  
7. 总结 [Hd^49<P2  
 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)。 0RoI`>j'  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 "Wi`S;  
 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。 S<p "k]  
 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。 S}Mxm2  
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