[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。 G)vq+L5%  
2swHJ.d\  
1. 建模任务 -Fl;;jeX  
n"p|tEK  
ZS@Gt  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 ncF|wz  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 :P!"'&gCL  
DU@ZLk3  
2. 建模任务：正弦光栅 "r:i  
$i:wS
= w'  
x-z方向(截面视图) 
b.Yl0Y  
x/Nh9hh"  
=.*+c\  
光栅参数： mBp3_E.t  
 周期：0.908um m1](f[$  
 高度：1.15um  2s+ITPr  
(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) Py&DnG'H  
N+l 0XjZD9  
3. 建模任务 9:JFG{M  
+Wr"c  

UUE:>[,  
&p."` C  
Myal3UF  
 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。 WcG!6.U>  
.<0s?Q  
 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w\C  
f3g#(1  
7W{xK'|]  
tA*hh"9  
4. 光滑结构的分析 \R m2c8Z2  
v#HaZT]u  
Awip qDAu  
H[cHF  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 M;14s*g  
 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% mKsTA;  
a!_vd B  
FuA8vTV{  
y<53xZi  
5. 增加一个粗糙表面 HQpw2bdy  
 AU3Ou5  
#/UlW  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 R(i2TAaaU  
 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。 Ql%0%naq1  
xh7[{n[;  
IQ&o%   
*KDT0;/s  
yq?7!X  
&~%( RO  
`|["{j}^  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 Ca&p;K9FR  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 r`; "  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 j-?zB.jAh  
|Lq -vs?  
#6jdv|fu  
BIFuQ?j3  
6. 对衍射级次效率的影响 3Zr'Mn  
gypE~@  
>N&C-6W  
粗糙度参数： g^CAT1}  
 最小特征尺寸：20nm !7m )QNV  
 总的调制高度：200nm /7bIE!Cn  
 高度轮廓 [P,/J$v^~  
kpe7\nd=>  
,>DaS(  
}G:5P3f  
qkM<t?uS  
 效率 H-*"%SJ  
yf2I%\p}  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 JOR ?xCc  
<])w@QOA#  
AADvk_R  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm %(EUZu2  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 :HJ@/s!J  
5M.KF;P  
@IB+@RmL  
# j
=r  
 效率 aCL_cVOMR  
208dr*6U  
 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。 :%#(<@{  
D^E+#a 1  
粗糙度参数： l c<&f  
 最小特征尺寸：40nm 8?n6
\cF  
 总调制高度：200nm  Tl.%7)  
 高度轮廓  J
i>  
DwQaj"1<%  
6.%V"l   
K?y!zy  
 效率 HuX{8nla  
Rwy<#9R[x  
|_Y[931<  
JG2)-x;9  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 oNgu-&  
}F*u 9E  
~[J&n-bJU  
粗糙度参数： IT`r&;5  
 最小特征尺寸：40nm { .z6J)?J2  
 全高度调制：400nm ;'\{T#5)  
 高度轮廓 N"i'[!H%  
s}~'o!}W  
_;
A?w8z  
 效率 G1Qc\mp  
hB
Sci|*f  
Q~5!c#r  
W^c> (d</  
nDR)UR  
 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。 Q( WE.ux)<  
}v'jFIkhI  
7. 总结 HWr")%EhD  
 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)。 !wws9  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 [6bK>w"v  
 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。 hL\gI(B  
 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。  TP6iSF  
9s5PJj"u