[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。 )6K Q"*  
%V r vu5  
1. 建模任务 Q[g>ee  
F_28q15~:  
&8kc0Z@y  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 3&H#LGoV$  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 >%qk2h>  
z4qw*. 5  
2. 建模任务：正弦光栅 ~Sq!P  
+7yirp~`K  
x-z方向(截面视图) eN*=wOh  
hN0Y8Ia/5%  
c?@
WNv  
光栅参数： ;Y/{q B!  
 周期：0.908um syuW>Z8s
  
 高度：1.15um Xz/5Wis4  
(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) Xr?(w(3  
=m<; Jx5  
3. 建模任务 K7G|cZ/^  
~3]ZN'b\  
XwI~ 0  
\BIa:}9O  
a/})X[2  
 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。 jZRf{  
@|e4.(9A  
 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。 !Q-h#']~L  
+ZuT\P&kR5  
\0}!qG![AA  
!v^{n+  
4. 光滑结构的分析 c~_nOd  
F0yvV6;  
M:%6$``  
/O,>s  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 Ino$N|G[  
 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% +I>u${sVx*  
M4%u~Z:4h+  
(s:ihpI  
RK7vR~kf<  
5. 增加一个粗糙表面 J[Ckz]  
<>gX'te  
M @|n"(P  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 bn$('  
 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。 Qqp_(5S|>  
Se0!-NUK0  
[C8lMEV~  
#3b_#+,  
1z.  
:htz]  
wiwAdYEQ\  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 @W4tnM,#  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 ]lT8Z-h@  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 we4k VAn  
gD13(G98  
>GbCRN~  
i~};5j(  
6. 对衍射级次效率的影响 M
2pe*z  
:i{Svb*_'  
Ri<7!Y?l  
粗糙度参数： 4AIo,{(  
 最小特征尺寸：20nm 1Q5:Vo^B#  
 总的调制高度：200nm u[{j;l(  
 高度轮廓 n@TK}?\UoR  
,A$#gLyk<  
G_vcuCHm  
e_<'zH_1  
PRdyc+
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 效率 >,Z[IAU.x5  
p)u?x)w=  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 ;S&PLgZ  
ax.;IU  
S7B7'[ru  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm +:IwP  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 #Nv^F  
K@f@vyw]  

6-fdfU  
Gu#Vc.e  
 效率 xJ$/#UdP  
Z!/!4(Fh  
 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。 f:\)oIW9Kk  
Cr7T=&L  
粗糙度参数： R&-Vm3mc3  
 最小特征尺寸：40nm |Ix{JP"Lk  
 总调制高度：200nm Kl Kk?6>  
 高度轮廓 zu,F 0;De  
RXi/&'+H  
#`HY"-7m_  
/e:kBjysJ  
 效率 
?W3l  
K9HXy*y49  
n@JZ2K4  
O)aWTI  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 cXd?48O  
f`gs/R  
)bgaqca_{  
粗糙度参数： 2
Y7u M;8  
 最小特征尺寸：40nm tl=H9w&@  
 全高度调制：400nm 4:I'zR5  
 高度轮廓 HM]mOmL90N  
nOCCOTf  
x+;a2yE~  
 效率 .eHOG]H  
 z@8W  
m-HL7&iG$  
L25v7U  
}eK.\_t=  
 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。 q`0wG3  
4Zn"K}q  
7. 总结 mm:g9j  
 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)。 E*Z# fa  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 _C%:AFPP>  
 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。 3FgTM(  
 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。 T&q0TBT  
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