[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~u\]Zi=D  
)"3oe?  
1. 建模任务 E6-(q!"A  
lGBdQc]IL  
PL_wa(}y]D  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 kc']g:*]Y  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 RIqxM  
VRP.tD  
2. 建模任务：正弦光栅 UT7lj wT  
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x-z方向(截面视图) E_uH'E  
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光栅参数： 0(f;am0y  
 周期：0.908um I2!HXMrp  
 高度：1.15um
Y6;9j=[  
(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) &L`p4AZ  
S2SQ;s-t_  
3. 建模任务 0nnq/u^  
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I _G;;GF  
+N&(lj  
 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。 bdhgHjz  
\1_&?(pU  
 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。 l Nto9  
5R G5uH/-<  
FEswNB(]*  
V7i`vo3Cc  
4. 光滑结构的分析 VO?NrKyeW  
tJ=zk3BN~  
@6`@.iZ  
kO"aE~  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 Sd11ZC6  
 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% " N4]e/.V  
`d#_66TLr  
LK~0ck7  
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5. 增加一个粗糙表面 <Ux;dekz}  
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 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 mJT m/C  
 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。 Z^S!w;eu  
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f#mpd]e+6  
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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;Vl+}R  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 0g\&3EvD  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 plAt +*&  
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6. 对衍射级次效率的影响 tB.9Ov*  
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粗糙度参数： O
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 最小特征尺寸：20nm <[bDNe["?  
 总的调制高度：200nm E7D DMU  
 高度轮廓 FW4 hqgE@  
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qCMcN<:>  
{)M4h?.2  
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 效率 /zWWUl`:  
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 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 :Z)s'd.  
IO4 IaeM  
E$T#o{pai  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm =%p"oj]:  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 `e bB+gI  
{2nXItso  
O]>Or3oO  
I.>
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 效率 nF-FoO98  
^V:YNUqp#  
 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。 /c7j@=0  
QqDF_
  
粗糙度参数： cE3co(j  
 最小特征尺寸：40nm .q=X58tHu  
 总调制高度：200nm zR4huo  
 高度轮廓 ^Iz.O  
kahv1s-  
/\9Kr;@vk  
B}Qo8i7 z  
 效率 eZv0"FK X  
9we=aX5  
fVkl-<?x  
P$Dr6;  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 |oM6(px  
RHxd6Gs"  
PyoLk  
粗糙度参数： RsbrD8*AD  
 最小特征尺寸：40nm :+6m<?R)T  
 全高度调制：400nm /; _"A)0  
 高度轮廓  A=,
m  
5t PmrWZ  
~5|a9HV:  
 效率 UeRenp  
eI[z%j[Y*  
>?kt3.IQ!X  
DJbj@ 2W[  
h m"B kOA  
 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。 u]}Xq{ZN
 
!=-l760  
7. 总结 w"D"9G  
 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)。 (d (whlF  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 DQ~@=%?ni  
 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。 -uh/W=Q1R  
 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。 [-%oO  
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