[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。 zjVBMqdD  
.?7u'%6x?{  
1. 建模任务 Ay7I_"%  
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<<#-IsT  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 lej-,HX  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 (_S`9Z8=  
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2. 建模任务：正弦光栅 aRSGI ja<L  
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x-z方向(截面视图) 6&8([J  
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S/YT V  
光栅参数： O <;Au|>*  
 周期：0.908um qYD$_a  
 高度：1.15um *1FDK{  
(这些参数提供了一个具有均匀分布传输效率0级和±1级衍射级次，详见案例341) zTtn`j$  
m80e^  
3. 建模任务 %@/"BF;r  
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2$=U#!OtU  
Q]j[+e  
+ZH-'l  
 VirtualLab光栅工具箱提供的光栅级次分析器，可对光栅衍射效率进行严格的计算。 j8k5B"  
V<X[>C'  
 利用该分析器，也可以分别计算出现的每个衍射级次的衍射效率。 oNW.-gNT  
Y,1ZvUOB  
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4. 光滑结构的分析 Z(Styn/x  
0$RZ~  
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wOW#A}m'vj  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 Z>=IP-,>  
 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% #2*l"3.$.R  
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VaYL#\;c<  
5. 增加一个粗糙表面 r\#_b4-v3h  
R8[l\Y>Ec  
OIi8x? .~]  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 ckn0I  
 因此任意光栅形状(如正弦光栅)可以与粗糙表面组合，形成粗糙光栅面型。 tK@|sZ>3\  
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@Z0?1+k  
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b&q!uFP  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 2xPkQOj3  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 0r<?Ve  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 T@K= *p  
<x&0a$I  
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6. 对衍射级次效率的影响 VU8EjuOetb  
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粗糙度参数： 6JrwPZB  
 最小特征尺寸：20nm b/#SkxW#S  
 总的调制高度：200nm _*&
I[%I5  
 高度轮廓 SB1j$6]OR7  
y!z2+q2  
Q#kSp8  
E[$"~|7|$  
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 效率 DIqM\ ><  
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 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 _v/w ,z  
Ux[2 +Cf  
_#\e5bE=Z  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm ! qVuhad.  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 _ MsO2A  
Bb[WtT}=  
{^J/S}L]  
WdWMZh  
 效率 Zr(4Q9fDo  
LDDgg u   
 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。 &7\=Jw7w  
X| !VjUH  
粗糙度参数： `}r)0,Z}3  
 最小特征尺寸：40nm t4;eabZK  
 总调制高度：200nm rt rPRR\:"  
 高度轮廓 MQc<AfW3/  
m&PfZ%'[  
]!c59%f=  
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 效率 MV{\:l}y  
YYE{zU  
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gg0rkg  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 -/V,<@@T  
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Wtwo1pp  
粗糙度参数： `w6*(t:T  
 最小特征尺寸：40nm E
,kDy:  
 全高度调制：400nm >^=;b5I2K  
 高度轮廓 m&PB5s\=  
bmOK8  
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 效率 cv{icz,%w  
bcR";cE  
t!8(IR  
; Sd== *  
Aaw]=8 OI  
 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。 @3w6!Sgh  
?v z[Zi  
7. 总结 %jE0Z4\  
 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)。 8|LU=p`y'  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 xA'RO-a}h  
 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。 =dT  #x
  
 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。 =Lh8#>T\h  
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