[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。 K|~!oQ  
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1. 建模任务 bfJ<~ss/  
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 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 E'8XXV^I?P  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 'S v V10$5  
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2. 建模任务：正弦光栅 G6Wa0Z  
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x-z方向(截面视图) eK3d_bF+  
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光栅参数： OaN"6Ge#  
 周期：0.908um 8rU| Oh  
 高度：1.15um
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x4  
(这些参数提供了一个具有均匀分布传输效率0级和±1级衍射级次，详见案例341) UAI'tRYN_  
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3. 建模任务 B~<bc  
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 VirtualLab光栅工具箱提供的光栅级次分析器，可对光栅衍射效率进行严格的计算。 h;cw=G  
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 利用该分析器，也可以分别计算出现的每个衍射级次的衍射效率。 1Sns$t%b  
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4. 光滑结构的分析 $9Xn.,W  
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 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 FB~IO#E8W  
 对于光滑结构，参数平稳，0级和±1衍射级次的传输效率大约为32% VF<VyWFC0`  
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5. 增加一个粗糙表面 q(#,X~0  
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 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 gHWsKE
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 因此任意光栅形状(如正弦光栅)可以与粗糙表面组合，形成粗糙光栅面型。 NeewV=[%  
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W] ,R1q  
[XA:pj;rg'  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 =AuxM
Eg  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 N;cSR\Ng  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 P$/Y9o  
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6. 对衍射级次效率的影响 jq/CXYv  
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粗糙度参数： O3p<7`K<4  
 最小特征尺寸：20nm kxY9[#:<fB  
 总的调制高度：200nm -ozcK  
 高度轮廓 ,YrPwdaTB
 
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m]VOw)mBF  
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 效率 3`njQvI\  
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 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 55Ye7P-d  
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 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm ZP4y35&%y  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 ^QTkre  
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d]^\qeG^p  
 效率 7}Jn`^!  
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 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。 #4^D'r>pJ  
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粗糙度参数： 4m_CPe  
 最小特征尺寸：40nm @p9YHLxLjQ  
 总调制高度：200nm 04!akPP<  
 高度轮廓 fjy2\J!  
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 效率 =K6{AmG$  
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N8`q.;qewz  
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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。 (0S;eM&  
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粗糙度参数： lT F#efcW  
 最小特征尺寸：40nm vb]H$@0  
 全高度调制：400nm 2NWQiSz  
 高度轮廓 !4fT<V(  
+(o]E3  
MZ<BCRB  
 效率 PWN$x`h g[  
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KA]5tVQA  
 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。 _n!W4zwi  
C +S>;1  
7. 总结 :.F;LF&  
 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)。 jH]?vpP  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 xayd_RB9  
 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。 oJor ]QYK  
 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。 b:6e2|xf?  
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