[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。 Rx?ze(  
=Q*3\)7
 
1. 建模任务 PlCj<b1D:  
ilAhw4A  
13+.>  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 qQ8+gZG$R  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 9dWz3b1[]  
7mE9Zo1  
2. 建模任务：正弦光栅 2OQ\ z;s  
.eLd0{JtN  
x-z方向(截面视图) ?$l|];m)-  
O&,8X-Ix  
zjOOEvi  
光栅参数： tS-gaT`T  
 周期：0.908um x,ZF+vE  
 高度：1.15um P>(FCX  
(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>KkAA
 
$lq.*UQ;0  
3. 建模任务 c3r`T{Kf  
r-.>3J  
7VL|\^Y`q  
]sJC%/  
GP^.h kVs  
 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。 Kxg@(Q  
gtePo[ZH.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。 _,/~P)  

[2h.5.af  
_ j`tR:  
dqs~K7O^E  
4. 光滑结构的分析 SMzq,?-`  
gd*2*o$g(  
T5z]=Pd"^  
5{Q9n{dOh  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 2t PfIg  
 对于光滑结构，参数平稳，0级和±1衍射级次的传输效率大约为32% is~2{
:  
K6sXw[VC[  
e[s}tjx  
kw E2V+2  
5. 增加一个粗糙表面 cnI5G!  
_^NyLI%  
AI`k }sA~  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 xiDgQTDz  
 因此任意光栅形状(如正弦光栅)可以与粗糙表面组合，形成粗糙光栅面型。 ex6R=97uA  
j[.nk  
gKQV99  
G]4Ca5;Z!N  
Fj]06~u  
P%gA`j  
mEsb_3?#+  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 }YVF fi~  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 p4*L}Q  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。
H!&_Tv[  
y^ |u'
XK  
g,rmGu3v  
OF+4Mq  
6. 对衍射级次效率的影响 ~> Q9  
h<TZJCt  
x7U=1y(  
粗糙度参数： W\NC3]  
 最小特征尺寸：20nm 23WrJM!2N  
 总的调制高度：200nm  ]%FAJ\  
 高度轮廓 b^Re947{g  
?_i>Kx  
I<ohh`.  
vg1JN"S[  
pCA`OP);=  
 效率 b5LToy:  
7J!s"|VS  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 KE@+I.x  
^9:`D@Z+  
L*tfYonq  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm `SsoRPW&$  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 }#7rg_O]>  
66,(yxg  
tP7<WGHd/  
Z$JJ0X  
 效率 9K/EteS
 
t`+A;%=K]  
 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。 ,1#? 0q  
T7.Iqw3p  
粗糙度参数： H8FvI"J  
 最小特征尺寸：40nm ]i$y;]f  
 总调制高度：200nm Y~85Z0l  
 高度轮廓 IBo  
gTXpaB<  
M|mfkIk0MB  
_huJ*W7lR  
 效率 t]@>kAA>2L  
e
IY`RMo (  
YHQ]]#'  
YM:sLeQ~c  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 $t.oGd@N  
Sb/?<$>  
HS/.H,X  
粗糙度参数： uBx\xeI  
 最小特征尺寸：40nm y>aO90wJ  
 全高度调制：400nm Ee2P]4_d  
 高度轮廓 JM,%| E  
*VsVCUCz5*  
V;xPZ2C;  
 效率 8%#8PLB2  
-&>V.hi7  
E6TeZ%g  
X$we\t  
|p&EP2?T  
 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。 S3ooG14Ls  
IDH~nMz  
7. 总结 >] 'oN  
 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)。 r6Yd"~
n  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 1"ZtE\{ "  
 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。 5MB`yRVv  
 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。 id1cZig  
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