[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。 .6NSt  
x]oQl^F  
1. 建模任务 {*<C!Qg  
aA`q!s.%A  
Lf
#G?]@  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 Y14R"*t~  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 (;&?B.<\:  
>@U<?
wP  
2. 建模任务：正弦光栅 s8[9YfuW  
"yTh +=  
x-z方向(截面视图) lM,zTNu-z  
iyYY)roB  
V|\A?   
光栅参数： U.U.\   
 周期：0.908um &8_;:  
 高度：1.15um ?(q*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) S=,1} XZ  
Iv72;ZCh?6  
3. 建模任务 J&:W4\ m  
l;*lPRoW,  
k6'#  
wLSZL  
d7J[.^\  
 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。 I#t9aR+&  
9+I/y,aC  
 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}^s5ztm  
MQ(/l_=zQ  
I`W-RWZ  
x7Rq|NQ  
4. 光滑结构的分析 K
xc$wN<  
BhW]Oq&  
x}<G
!*3  
1qj%a%R  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 P}9Y8$Y>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% ZBR^[OXO  
J(0=~Z[  
pq?[wp"  
_8li4;F  
5. 增加一个粗糙表面 s.;KVy,=Bu  
~hz@9E]O  
d50IAa^p6J  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 N~}v:rK>g  
 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。 h0GdFWN  
$^=jPk]+  
"gN*J)!x  
i %hn  
Ag#5.,B-  
,}IER  
df4^C->:  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 qa$[L@h>  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 |<3Q+EB^  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 3]`qnSYBv  
!qXq y}?w  
k[ffs}  
t6bWSz0  
6. 对衍射级次效率的影响 c+b:
K  
)/WA)fWkT  
ccN&h  
粗糙度参数： +?j?|G  
 最小特征尺寸：20nm ?%dCU~ z  
 总的调制高度：200nm ;;y@z[ >  
 高度轮廓 _N,KHxsG8B  

GATP  
@0UwI
%.  
{7TJgS  
Sa[EnC  
 效率 "`jZ(+  
BBU84s[  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 Jl}!CE@-  
p~,3A:i  
HV*:<2P%D  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm F`;TU"pDf  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 U-~*5Dd  
XU;{28P  
XgiI6-B
~  
g`)/x\  
 效率 p9&gEW  
Nn,vdu{^2  
 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。 e<L 9k}c  
|%:qhs,  
粗糙度参数： S& ,Ju%  
 最小特征尺寸：40nm Gh$y#0qr  
 总调制高度：200nm } Jdh^t.  
 高度轮廓 f#;ubfi"z  
r>@ B+Xi  
*C3u
Miz  
n~"g'Y  
 效率 |~/3u/  
x;ERRK  
aR="5{en{:  
vGPf`2/j.  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 OUlxeo/  
d6t)gG*5  
F;d%@E_Bc  
粗糙度参数： fw:7Q7 qo  
 最小特征尺寸：40nm HC9vc,Fp  
 全高度调制：400nm F,L82N6\U  
 高度轮廓 1*!c X  
zH=/.31Q  
<i{m.pR>  
 效率 _q$0lqq~u  
Qb6QXjN Q  
E,*JPK-A x  
wL8bs- U  
d5w_[=9U  
 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。 12:h49AP  
AQnJxIL:  
7. 总结 8CP9DS  
 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)。 abTDa6 /`v  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 c]s(u+i  
 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。 <t?x 'r?@  
 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。 q7O,I`KaJ  
E(aX4^]g