[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。 &.hRVW(  

T''+zk  
1. 建模任务 Uob|Q=MQ  
NCnId}
BT  
=jc8=h[F<  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 -5 /v`  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 ACO4u<M)  
a~F@3Pd  
2. 建模任务：正弦光栅 _M[[vXH  
|HGb.^f?  
x-z方向(截面视图) &hN&nH"PC  
;-pvc<_c<  
PbUcbb17  
光栅参数： ,'CWt]OS'  
 周期：0.908um w"agn}CK  
 高度：1.15um Ln2C#Uf  
(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) i i
@1!o  
v\(m"|4(i  
3. 建模任务
gH^$Y~Lx  
Z,!Xxv;4  
1{x~iZa  
8='21@wrN  
t"/"Ge#a  
 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。 b+].Uc  

hYc{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。 .xkV#ol  
BrH;(*H)8  
I"32[?0 (;  
xPMyG);  
4. 光滑结构的分析 P^3m:bE
]  
]Wd`GI  
)^f9[5ee  
9LO.8Jy  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 %C`'>,t>  
 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% `3y!XET  
>9<8G]vcH  
j(6$7+2qN  
=HV-8C]  
5. 增加一个粗糙表面 _lPl)8k  
2r}uE
\GN  
s>@#9psm  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 )yNw2+ ~5  
 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。 T]#,R|)d  
FK@ f'  
R_>TEYZ  
Q;XHHk  
A2|o=mOH  
u@bOEcxK  
#i+P(xV  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 A_jB|<bjTP  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 -[=AlqL  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 oBj>9I;  
I,<>%Z|'  
RZd4(7H=q  
p_5>?[TW:  
6. 对衍射级次效率的影响 I
#S~
  
qXB03}] G  
hr
<7l C  
粗糙度参数： yF/< :  
 最小特征尺寸：20nm u3M`'YCb  
 总的调制高度：200nm <RoX|zJ
w  
 高度轮廓 V+=*2?1  
v$)@AE  
JMirz~%ib  
yL;o{ G  
YMj7  
 效率 q: Bt]2x  
MJ>Qq[0  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 P34LV+e  
V#zhGAMy.  
-B*<Q[_  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm 6VH90KAT  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 a(}VA|l  
2H?I'<NoC  
{{.
sEi*  
|5O >>a()  
 效率 Y8J;+h9  
l&6U|q`
 
 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。 nE]~E xr  
iHE0N6%q  
粗糙度参数： *R_'$+  
 最小特征尺寸：40nm *Z]5!$UpC  
 总调制高度：200nm ?AV&@EX2C  
 高度轮廓 4f4 i1i:  
I~p8#<4#b  
z
-KrQx2  
jiA5oX^g  
 效率 H _Zo@y~J  
9UeVvH  
lFp!XZ!  
ASzzBR;?_  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 $
6:XsrV\a  
a%7"_{s1  
?%\mQmjas  
粗糙度参数： %~#!NX  
 最小特征尺寸：40nm N,j>;x3xT  
 全高度调制：400nm #&^ZQs<  
 高度轮廓 F=oHl@  
.k# N7[q=  
:DZLjC  
 效率 S2J#b"Y  
Tjnt(5g  
GB&Nt{  
X'V+^u@W  
!lR0w|  
 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。 5TXg;v#Z  
//\ds71h  
7. 总结 cT/3yf  
 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)。 Z|2Eb*  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 K#GXpj  
 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。 _:wZmZU}  
 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。 3C277nx  
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