[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。 1;P\mff3Y  
W*<]`U_.  
1. 建模任务 @(cS8%wK  
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2.7h3  
Rpk`fxAO  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 ':V_V. :  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 Du>HF;Fv  
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+  
2. 建模任务：正弦光栅 ~&}O|B()  
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x-z方向(截面视图) [tzSr=,Cg  
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光栅参数： #& wgsGV8C  
 周期：0.908um vy@Lu cB  
 高度：1.15um 5 DB>zou   
(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) 9>R|k$`  
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3. 建模任务 r(i)9RI+(  
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2]9<%-=S  
 VirtualLab光栅工具箱提供的光栅级次分析器，可对光栅衍射效率进行严格的计算。 h`]/3Ma*:  
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 利用该分析器，也可以分别计算出现的每个衍射级次的衍射效率。 HzV+g/8>A  
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h!K2F~i{P  
d&bc>Vt  
4. 光滑结构的分析 UWp8I)p!\O  
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vB5iG|b}  
~5uNw*H  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。  vkpV,}H  
 对于光滑结构，参数平稳，0级和±1衍射级次的传输效率大约为32% MN
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ZPsY0IzLo  
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5. 增加一个粗糙表面 !>y}Xq{bm3  
,R}KcZG)  
E$tk1SVo  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。  hu(K!>{  
 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。 &H1D!N  
d:pm|C|F  
y]]Vp~R:[  
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j!MA]0lTM  
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 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 b*F~%K^i$  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 y/I~x+y  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 u7zB9iQ&  
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5  
e'Us(]ZO  
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6. 对衍射级次效率的影响 s<_LcQbt{  
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粗糙度参数： DgT.Lku?  
 最小特征尺寸：20nm $v<hW A]>  
 总的调制高度：200nm 11<@++,i  
 高度轮廓 PnIvk]"Ab  
+'j*WVE%5  
^xw [d}0S  
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8^/Ek<Qb|  
 效率 a]
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zg Y*|{4Sl  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 0/P-> n~  
bC4*w O  
B%rr}Ro1e  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm /N[o[q  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 e4YfTr  

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HvgK_'  
o*wC{VP_  
 效率 ooU
 Sb  
2}`Vc{\  
 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。 e|5B1rMM  
oj(A`[  
粗糙度参数： f
FZ`rPb  
 最小特征尺寸：40nm N 1f~K.e\  
 总调制高度：200nm 2mG&@
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 高度轮廓 K~y9zF{  
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QV'3O|  
 效率 Y6<0%  
~?`9i>3W~  
G9'YgW+$7  
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 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 ??zABV  
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粗糙度参数： ^
I'Lw  
 最小特征尺寸：40nm }Cmj(k`~  
 全高度调制：400nm x#F1@r8R  
 高度轮廓 HDSA]{:sl  
]IHD:!Z-=  
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 效率 Q9eY
F-+  
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 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。 <^*+8{*  
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7. 总结 ."F'5eTT~  
 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)。 3vRLg b  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 y\|-O<8O  
 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。 MgH1d&R  
 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。 ]U#[\ Z  
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