[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。 a+LK~mC*  
MS""-zn<  
1. 建模任务 `"CA$Se8  
o$L%t@  
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 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 Nut&g"u2  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 B`eK_'7t  
D1y`J&A>Q  
2. 建模任务：正弦光栅 B;[ .u>f  
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x-z方向(截面视图) I=&i &6v8G  
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光栅参数： ?QffSSj[s  
 周期：0.908um 7#j.yf4  
 高度：1.15um zl8M<z1`1  
(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) hA 5p'a+K  
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3. 建模任务 k vZw4Pk  
P.Bwfa  
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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。 >6Uc|D  
(mP{A(kwJ  
 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。 %R?7u'=~  
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MCb.w  
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4. 光滑结构的分析 15J"iN2"W  
A3tv'-e9  
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?0:]%t18  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 Z#@  
 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% RYCiO,+  
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5. 增加一个粗糙表面 R/"f  
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,*W~M&n"m  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 a6vej  
 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。 G?@W;o)  
AR( gI]1  
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[c=P)t7 V  
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mWZP.w^-  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 *7H *ep
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 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 $=diG  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 P^"RH&ZQJ  
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6. 对衍射级次效率的影响 OF`J{`{r  
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粗糙度参数： hNh!H<}|m8  
 最小特征尺寸：20nm PP$2s]{  
 总的调制高度：200nm )B $Q  
 高度轮廓 qvu1u GCc  
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 效率 -V;Y4,:c  
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 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 Htr]_<@  
{.kIC@^O  
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 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm !%M,x~H  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 u-&V, *3l  
@2. :fK  
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 效率 *cM=>3ws/  
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 由于粗糙表面的总调制高度变大，±1级衍射效率发生轻微不对称。 B|a<=
~  
+`wr{kB$~  
粗糙度参数： \?t8[N\_[(  
 最小特征尺寸：40nm G{6@]72  
 总调制高度：200nm wxcJ2T dH  
 高度轮廓 mK$E&,OkA  
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Uv[a ~'  
y _apT<P  
 效率 @C@9Tw2Y  
p@~Y[a =  
\EU3i;BNT%  
`:7r5}(^  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 \y?*} L  
*:d``L  
2~/`L=L  
粗糙度参数： Z*w(
{k7]  
 最小特征尺寸：40nm ]vB^%  
 全高度调制：400nm H0inU+Ih  
 高度轮廓 pD[&,gV$  
G"&$7!6[Y  
Txo{6nd/  
 效率 gYN;Fu-9Z  
^k%+ao  
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6!0NFP~b  
 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。 V^FM-bg%9  
 U%r{{Q1  
7. 总结 ='D%c^;O8'  
 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)。 037\LPO  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 fhZwYx&t  
 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。 5K9W5hA: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。 W20- oZ8  
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