[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 q.r  
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1. 建模任务 /%U+kW  
~V"D|U;i +  
``}EbOMG  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 igsJa1F  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 :- ydsR/  
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2. 建模任务：正弦光栅 $R7n1  
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x-z方向(截面视图) 
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g Xvuv^  
光栅参数： Nd*zSsVlq  
 周期：0.908um 70L{u
+wIy  
 高度：1.15um o+(.Pb  
(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) 969*mcq'  
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3. 建模任务 @twClk.s  

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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。 n9Z|69W6>  
w Maib3Q  
 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。 ]w(i,iJ  
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RJ1Q.o  
4. 光滑结构的分析 )G0a72  
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 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 <IGQBu#ZH  
 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% 1j<=TWit  
37Z:WJ?  
3ADTYt".  
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5. 增加一个粗糙表面 e;56}w  
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nW3`Z1kq})  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 _gjsAbM  
 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。 "*WzoRA={  
b,8W |  
;Id%{1  
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T&I*8 R~  
c.Pyt  
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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)。 >z1RCQWju  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 ig]*Z  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 PBb@J'b  
T@uY6))>F  
9. Q;J#;1  
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6. 对衍射级次效率的影响 a5:Q%F<!  
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粗糙度参数： P}y}IR{6  
 最小特征尺寸：20nm Slcf=  
 总的调制高度：200nm WaQCq0Enj  
 高度轮廓 Zi[@xG8dm  
{=j!2v#8~  
jm'(t=Ze  
lqa.Nj  
KD*,u{v;  
 效率 oorit  
ZkkXITQkPM  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 sXkWs2!  
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 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm V= U=  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 B@` 87  
xWD=",0+  
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R{:
 
C] qY  
 效率 =xWZJ:UnU  
33DP0OBL^  
 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。 u[dR*o0'  
1+v&SU  
粗糙度参数： e'mm42  
 最小特征尺寸：40nm u{
yENZ^P  
 总调制高度：200nm >nkd U  
 高度轮廓 So\(]S  
[WnX'R R  
<Vm+Lt9  
2@@OjeANsX  
 效率 -mOSB(#bo  
}BS.OK?  
pI|Lt  
-bu.Ar-#;h  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 PuqT&|wP l  
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粗糙度参数： q3adhY9|)0  
 最小特征尺寸：40nm @*e|{;X]hy  
 全高度调制：400nm j1%o+#df  
 高度轮廓 A&rk5y;  
j|TcmZGO  
[U
Ro#  
 效率 )4>M<BO  
S(eCG2gR  
u~7m
H  
Ikql  
im|( 4f  
 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。 X:bv ?o>Y  
NypM+y  
7. 总结 >Lx,<sE  
 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)。 #'fh'$5"  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 VliX'.-  
 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。 R7}=k)U?d@  
 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。 Yb\t0:_  
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