[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。 GKd>AP_  
QF>[cdl?8  
1. 建模任务 +Ae.>%}  
::`j@ ]  
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 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 Go67VqJr  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 O46/[{p+8  
P%lLKSA  
2. 建模任务：正弦光栅 j{
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x-z方向(截面视图) H
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光栅参数： )yK!qu  
 周期：0.908um -?'CUm*Od  
 高度：1.15um g:clSN,  
(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) yN o8R[M  
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3. 建模任务 Mvh_>-i  
4>E2G:  
By_Ui6:D  
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Z7/dRc   
 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。 YBO53S]=  
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 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?E:
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4. 光滑结构的分析 ckk[n  
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IXN4?=)I  
Nw2 bn  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 zef,*dQY  
 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% .'1j5Y-l`N  
f.$o|R=v  
+*DX(v"BH  
9wAc&nl-Y  
5. 增加一个粗糙表面 Q=8 cBRe  
OQQ9R?Ll{  
@7=D]yu  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 M::iU_  
 因此任意光栅形状(如正弦光栅)可以与粗糙表面组合，形成粗糙光栅面型。 1#<E]<='t  
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\G@6jn1G(  
n:D*r$ C|p  
,]mwk~HeF  
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4g9b[y~U  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 sJ/e=1*  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 2>k)=hl:  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 eeZysCy+DY  
vWH>k+9&X  
Cpcd`y=IN  
([-=NT}Aq  
6. 对衍射级次效率的影响 `W n5 .V  
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粗糙度参数： QP%Fz#u`  
 最小特征尺寸：20nm )
^Pvm  
 总的调制高度：200nm J\'5CG  
 高度轮廓 l%(`<a]VIB  
t`,IW{  
-<!17jy  
!nq\x8nU  
it@}dZ  
 效率 >}{-!  
}>~>5jc/Pg  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 w
PJRp]FA  
"D(8]EG=  
1cBhcYv"  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm ~!F4JRf  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 WnzPPh3PJ  

MK"  
 ,nR8l  
5Y=\~,%\oH  
 效率 }@%ahRGx%9  
JlQT5k  
 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。 (iOCzZ6S  
N%A`rY}u  
粗糙度参数： 7&1~O#  
 最小特征尺寸：40nm aSkx#mV  
 总调制高度：200nm m%c0#=D  
 高度轮廓 i:M*L< +  
UX`DZb+^  
4F,Ql"ae(  
(TNY2Ke2 8  
 效率 kj!7|1i2  
Vnj/>e3  
Gj19KQ1G  
/cC6qhkp%  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 ^Lmc%y  
w<e;rKr  
J.mewD!%z  
粗糙度参数： ]p&<nK,  
 最小特征尺寸：40nm (}1v^~FXj  
 全高度调制：400nm p;=kH{uu  
 高度轮廓 g~c|~u(W  
j8Q5d`  
Lv
5X 'yM  
 效率 ,r 2VP\hLh  
D5!K<G?-K  
M"5!s,  
).}k6v[4)  
|1+(Ny.%k  
 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。 Z1$];Q\cX  
/witDu7  
7. 总结 3$N %iE
6  
 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)。 *e3L4 7"G  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 }u-S j/K  
 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。 D<bU~Gd,P  
 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。 c@9Z&2)  
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