[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。 F|8;Swb5  
9d!mGnl  
1. 建模任务 6LabFX@{&  
*0<)PJ T  
Fj"/jdM  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 EIPXq  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 eAG)+b  
`X<a(5[vV3  
2. 建模任务：正弦光栅 9VSi2p*  
{*K$gH$  
x-z方向(截面视图) S7~HBgS<  
6r`Xi&  
Xx\,<8Xn  
光栅参数： <*oV-A  
 周期：0.908um NB-%
Tp*d  
 高度：1.15um z:u)@>6D1  
(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) J :KU~`r  
h,,B"vPS  
3. 建模任务 "|V}[
2  
K\.tR  
f85~[3 J  
~Bi%8G  
32`Z3-  
 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。 aP B4!3W  
(/X]9  
 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。 XCO8A\  
u^W!$OfZpp  
]0W64cuT  
jINI<[v[  
4. 光滑结构的分析 Sf@xP.d  
z:1t vG  
4 =T_h`  
6;;2e> e  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 s^Xs*T@~h  
 对于光滑结构，参数平稳，0级和±1衍射级次的传输效率大约为32% m7i(0jd +  
+[4y)y`  
*p9k> )'J  
pWP1$;8   
5. 增加一个粗糙表面 [8%q@6[  
%,zHS?)l  
-<M+$hK\  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 7xYz9r)w`  
 因此任意光栅形状(如正弦光栅)可以与粗糙表面组合，形成粗糙光栅面型。 G\^<MR|  
Mc$rsqDz  
QS1lg  
nq~fH(QY  
|$~]|SK  
wSPmiJ/!  
9}Ge@a<j  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 hMUUnr"8;i  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 H({m1v ~R  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 JAT%s %UC  
r3KNRr@  
G5RdytK  
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6. 对衍射级次效率的影响 Q{an[9To~P  
GSd:Plc%  
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粗糙度参数： B]Ec  
 最小特征尺寸：20nm C[d1n#@r  
 总的调制高度：200nm N">
#fYix  
 高度轮廓 'f.k'2T  
w0vsdM;G  
]E'?#z.t  
dDD5OnWmJ  
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 效率 c27(en(  
,KU%"{6  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 gsl_aW!  
.w'b%M  
axq~56"7E  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm .GL@`7"  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 2)T;N`tNw  
]@#wR  
.D\oKhV(  
5FF28C)>/  
 效率 >yHtGIHe-  
)jg*u}u 0  
 由于粗糙表面的总调制高度变大，±1级衍射效率发生轻微不对称。 Q w - z  
{9.UeVz  
粗糙度参数： o4Cq  /K  
 最小特征尺寸：40nm h.KgHMV`  
 总调制高度：200nm ;Krb/qr4_  
 高度轮廓 r/"^{0;F{W  
a|.IAxJ  
)+=Kh$VbS  
 7Z<GlNv  
 效率 sUK|*y  
|5X59! JL  
Aq$1#1J  
cMnN} '  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 dqo-
.,=  
!`1m.  
` aF8|tc_  
粗糙度参数： `'k2gq&  
 最小特征尺寸：40nm PAtv#)h  
 全高度调制：400nm TW70z]B  
 高度轮廓 ' i<4;=M&  
>goHQ30:  
4VwMl)8ic  
 效率 \Q1&w2mw  
qu dY9_  
1s(]@gt  
r<Cr)%z!  
`Syfl^9B  
 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。 (2M00J-o  
_nEVmz!zg  
7. 总结 }Nwp{["}]L  
 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)。 O>a1S*mxP  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 3S2Alx!6  
 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。 jYFmL_{  
 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。 !MOsP<2  
^FBu|eAkE