[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。 9x!kvB6  
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1. 建模任务 iY$iL<  
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 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 @O'NJh{D`  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 zJW2F_  
XP o#qT8n  
2. 建模任务：正弦光栅  K];]  
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x-z方向(截面视图) f4\$<g/~  
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光栅参数： #J3o~,t<  
 周期：0.908um J-'XT_k:iM  
 高度：1.15um }:c~5whN  
(这些参数提供了一个具有均匀分布传输效率0级和±1级衍射级次，详见案例341) qMVuFwPhi  
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3. 建模任务 G^nG^HTo5  
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 VirtualLab光栅工具箱提供的光栅级次分析器，可对光栅衍射效率进行严格的计算。 3%(r,AD  
%n9ukc~$p  
 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。 L5 Cfa-  
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4. 光滑结构的分析 `.O$RwC&7B  
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[zN*P$U]  
K;"oK  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 X$\CC18  
 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% AQ(n?1LU  
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S@3`H8 [  
5. 增加一个粗糙表面 GB}\7a  
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 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 de2G"'F  
 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。 @d~]3T  
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?'a>?al%>  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 ]!^wB 3j  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 qS! Lt3+  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 Uaux0W  
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6. 对衍射级次效率的影响 k3t]lGp  
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粗糙度参数： R'tvF$3=i  
 最小特征尺寸：20nm >f
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 总的调制高度：200nm z7XI`MZN^  
 高度轮廓 [^}bc-9?i  
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 效率 e<=Nd,v4;  
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 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 &F#eYEuy  
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 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm BjPU@rS.U  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 Z]{=Jy!F  
X=f%!
  

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 效率 `5oXf  
h {Jio>  
 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。 'L7u`  
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粗糙度参数： ?MSwr_eZH  
 最小特征尺寸：40nm LU8[$.P  
 总调制高度：200nm A =Z$H2  
 高度轮廓 x%H,ta%  
W+8s>  
!PeSnO  
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 效率 di+|` O  
9^H.[t  
LcA7f'GVK  
A2L"&dl  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 Z*b l J5YC  
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粗糙度参数： u.n'dF-  
 最小特征尺寸：40nm +3XaAk  
 全高度调制：400nm `ItoL7bi  
 高度轮廓 kd"nBb=
 
Hq gg*4#  
NhTJB7  
 效率 n,s7!z/  
UEx<;P8rP  
6XCFL-o-  
^jRX6  
hW!n"qU  
 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。 O<|pw
  

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7. 总结 p{ZyC  
 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)。 ,UVu.RjXN  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 %LmsywPPp  
 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。 %#&
njP  
 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。 -(lP8Y~gFY  
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