[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。 {_i.IPp~  
ZT;:Hxv0N  
1. 建模任务 ~J:"sUR  
NFQR  
\x_fP;ma=_  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 D3+UV+&R/  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 ve|`I=?2  
yIdM2#`u  
2. 建模任务：正弦光栅 ihrl!A5  
DlXthRM  
x-z方向(截面视图) }4n?k'_s?  
{} 11U0  
=_/,C  
光栅参数： 4&c7^ 4w~  
 周期：0.908um @Yy:MdREA  
 高度：1.15um uJP9J U  
(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) n^7$ST#'bV  
E'g2<k  
3. 建模任务 LFx*_3a  
t,2Q~ied=  
H' [#x2  
'0!IF&p'  
ul',!js?  
 VirtualLab光栅工具箱提供的光栅级次分析器，可对光栅衍射效率进行严格的计算。 ;i2N`t2  
NI^[7.2  
 利用该分析器，也可以分别计算出现的每个衍射级次的衍射效率。 S}rW=hO  
:%?\Wj5HW  
;S FmbZ%~  
D*oJz3[  
4. 光滑结构的分析 cQaEh1n  
DfCo=  
]c8O"4n n  
=v$H8w  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 +=y ktf  
 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% T&2aNkuG  
xCd9b:jG  
@a1+  
*Iu .>nw  
5. 增加一个粗糙表面 #egP*{F   
c !ybz{L  
K_Jo^BZ  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 S|8O$9{x9q  
 因此任意光栅形状(如正弦光栅)可以与粗糙表面组合，形成粗糙光栅面型。 ^%v<I"<Uq5  
GA{Q6]B  
K%: :  
7]q$sQ  
%EuXL% B  
p1=sDsLL  
ql%>)k /x  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 eTc0u;{V  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 r"a4;&mf  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 2 AZ[gr@c  
Xf.w(-  
5@+8*Fdk  
5Dy800.B2  
6. 对衍射级次效率的影响 /:a~;i  
^ ,Bxq^'D  
>sE5zj|V  
粗糙度参数： Aa
5Icc
R  
 最小特征尺寸：20nm /hue]ZaQq  
 总的调制高度：200nm <d
To-P  
 高度轮廓 lA39
$oJ  
8KpG0DC  
|5}{4k~9J  
2#nn}HEOC  
/Xi:k  
 效率 A$RN7#  
^P-!pK*  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 =>6Z"LD(  
63QS
Yn,t  
Q1Z;vzQfg  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm K<b -|t9f  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 ~e[)]b3  
V#W(c_g
 
$-VW)~Sl  
;o\0:fzr  
 效率 ^/HE_keY  
O'deQq[  
 由于粗糙表面的总调制高度变大，±1级衍射效率发生轻微不对称。 apUV6h-v  
5:f}bW*  
粗糙度参数： l\5}\9yS  
 最小特征尺寸：40nm d]h[]Su/?  
 总调制高度：200nm -t %.I=|  
 高度轮廓 WK#lE&V3  
H7)(<6b,z  
vKDPg p<j  
io:?JnQSA  
 效率 &hs)}uM&$  
aO'$}rDf$  
;W#G<M&n'  
+bd/*^  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 J6Mm=b
O5  
*Yov>lO  
ltHC+8aZ  
粗糙度参数： a2iaP  
 最小特征尺寸：40nm -4b9(  
 全高度调制：400nm W.o W=<  
 高度轮廓 NS=puo  
=#1iio&  
ms3Ec`i9  
 效率 LL-MZ~ZB  
8Md*9E#J("  
hdN3r{  
\C*?a0!:Z}  
e&F,z=XJ}  
 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。 av wU)6L  
~v9\4O  
7. 总结 9ZG.%+l  
 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)。 b
Q0m=BzF  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 w0moC9#$?  
 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。 k`.-PU  
 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。 -CY?~WL&  
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