[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。 (0Buo#I  
6bj.z  
1. 建模任务 0G@sj7)]  
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-:Up$6PR  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 Ps=OL\i  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 t0t" =(d  
HAa$pGb  
2. 建模任务：正弦光栅 <*I%U]  
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x-z方向(截面视图) =P>c1T1-  
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`x%( n@g  
光栅参数： |cKo#nfzZ  
 周期：0.908um ]!l]^/.  
 高度：1.15um  0Bbno9Yp  
(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) w#ha ^4  
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3. 建模任务 QAs$fi}f]s  
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ig:E`Fe@  
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 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。 rmVF88/;  
liu%K9-r  
 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。 Qe8F(k~k  
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qo,uOi
 
4@|"1D3  
4. 光滑结构的分析 f;";P
 
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9WE_9$<V  
Hrz#So\#  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 |"7F`M96I  
 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% + Xc s<+b  
5!GL"  
urM=l5Sx  
7-p9IFcA  
5. 增加一个粗糙表面 `|9NxF+  
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`R\aNgCS}  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 jS_fwuM  
 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。 (7v]bqfw  

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3}U {~l!K  
>b6!*Lrhs  
Ab| tE5%  
TgFj-"L\  
+@n8DM{b  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 x d9+P  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 oRJ!J-Z]  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 UJhmhI  
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6. 对衍射级次效率的影响 Etv!:\
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粗糙度参数： M|HW$8V3_2  
 最小特征尺寸：20nm (Nzup3j  
 总的调制高度：200nm ly!vbpE_  
 高度轮廓 uv&??F]/  
pQ:7%+Om  

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 效率 U%<E9G594  
P@LFX[HtM  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 q:}Q5gzZ  
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 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm 3e)W_P*0?  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 CrvL[6i  
!+<OED=qe  

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 效率 1KHFzx,  
6\9 Zc-%  
 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。 7?1[sPM  
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粗糙度参数： V8C62X  
 最小特征尺寸：40nm
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I'hP  
 总调制高度：200nm #![9QUvcf  
 高度轮廓 JY5)^<.d  
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QsO%m  
 效率 %ZKP d8  
2aDjt{7P  
GBh$nVn$  
@zQ.d{  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 z_;:6*l=:  
ryC7O'j_P  
Zk={3Y  
粗糙度参数： t9U-
c5bR  
 最小特征尺寸：40nm ?o>JX.Nl&7  
 全高度调制：400nm fRt`]o:Om  
 高度轮廓 Xur{nk~?  
6d# 7  
.kl.awT  
 效率 y E;n.L  
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8@)4)+e  
cFV)zFu  
'joc8o sS  
 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。 p;x3gc;0  
[& d"Z2gK  
7. 总结 (m~gG|n4  
 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)。 j#f7-nHyz8  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 u)hr  
 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。 mw!EDJ;'  
 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。 r
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