[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。 UTvs |[  
_!%M%  
1. 建模任务 H@Q`  
UDMyyVd  
SYeE) mI  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 |UYED
%dC  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 lJUy;yp_+  
Fav^^vf*1  
2. 建模任务：正弦光栅 IqNpLh|[  
SD^E7W$?  
x-z方向(截面视图) F(;jM(  
l1|~
 
#cO+<1  
光栅参数： /z
#F,NB  
 周期：0.908um E0<)oQ0Xa>  
 高度：1.15um N2[jO+6  
(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) >K5~:mx#3  
S*xhX1yUi  
3. 建模任务 McP~}"!^  
Li]k7w?H  
6< >SHw  
Co[n--@C  
TW2Z=ks=  
 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。 fx]eDA|$e  
ZL=N[XW4'  
 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。 +YuzpuxjJ  
r^Y~mq  
$o"g73`3  
NocFvF7\  
4. 光滑结构的分析 4#7Umj  
ewym1}o  
Za0gs @$  
~#q;bS  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 M%|f+u&  
 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% a*s\Em7f  
kN.B/itvA  
9ad6uTc  
UGCox-W"  
5. 增加一个粗糙表面 8kS~ENe?o  
{@45?L('  
2f^-
~dz  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 Z7KXWu+6`m  
 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。 T/NjNEd#  
l2s{~IC  
`s%QeAde  
&XtRLtgS  
x
W\,KSK  
;_N"Fdl  
 NpR6  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 ]-a{IWVN  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 a,cC!   
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 n,sY\=vB  
> H~6NBd5D  
2( _=SfQ  
wVE:X3Ei  
6. 对衍射级次效率的影响 (6clq:c7j  
Wcn[gn<  
b2s~%}T  
粗糙度参数： lQL:3U0DjU  
 最小特征尺寸：20nm R8 jovr  
 总的调制高度：200nm ($SLb
6  
 高度轮廓 i-.c=M  
qtY m!g  
.8(%4ejJ(  
fGTOIi@#  
8lb-}=  
 效率 8gI\zgS  
L/fRF"V  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 3e 73l  
H(&Z:{L  
KuXkI;63J>  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm [q3+$W \r  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 Jn#K0(FQ  
Hm4bN
\%  
P#*n3&Uu  
Ia7D F'  
 效率 Gkmsaf>  
kcY,vl  
 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。 w~LU\Ct  
$:;%bjSI  
粗糙度参数： Bm}iU~(Z`  
 最小特征尺寸：40nm `< Yf{'*  
 总调制高度：200nm 1.0J2nZpt  
 高度轮廓 +NR n0 z(  
?bI?GvSh  
D:m#d.m  
FUqt)YHi  
 效率 ~-<:+9m  
75AslL?t  
u]bz42]  
e8q4O|I_  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 'hI
U_  
<+q$XL0  
@n@g)`  
粗糙度参数： s5AgsMq  
 最小特征尺寸：40nm hVf^  
 全高度调制：400nm >qpqQ; bm  
 高度轮廓 lD3)TAW@o  
>UWStzH<  

N9`97;.X  
 效率 iRs V#s  
^1VbH3M  
1R^4C8*B  
nq@5j0fK
 

X+at%L=  
 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。 r0Z+RB^I  
jb3.W  
7. 总结 i|4_m  
 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)。 TPK@*9rI  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 |D<+X^0'  
 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。 sg$4G:l  
 利用VirtualLab光栅工具箱，光栅表面的粗糙度可被加以考虑。因此，由于加工引起的结构差异产生的影响可被估算。 KZ )Ys  
n$W"=Z;`