[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。 16Gp nb  
{CH *?|t  
1. 建模任务 *v6 j7<H  
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Ph Ep3o&"  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 c!20((2|I  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 xmp^`^v*  
zhW.0:9 CR  
2. 建模任务：正弦光栅 /GUbc
  
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x-z方向(截面视图) DwBKqhu  
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光栅参数： 9 U!-Zn!  
 周期：0.908um =,WW#tD  
 高度：1.15um !^m,v19Ds<  
(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(>UBy-  
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3. 建模任务 ^}\!Sn  
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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。 JrhDqyk*  
Y-vLEIX=  
 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。 =bDy :yY}  
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4. 光滑结构的分析 ~4{|  
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J3P)oM[  
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 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 :^H#i:4  
 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% "T0s7LWp  
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5. 增加一个粗糙表面 1w|C+m/(  
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 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 0'Y'K6hG`  
 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。 ']cRSj.  
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PW)Gd +y  
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 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 ^_C]?D?  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 z&x3":@u<  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 U`w `Cr  
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m(6SiV=D9  
6. 对衍射级次效率的影响 ~[H+,+XLY+  
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粗糙度参数： THcK,`lX@  
 最小特征尺寸：20nm We51s^(  
 总的调制高度：200nm 5l]G1+  
 高度轮廓 g E#43  
:<w2j6V  
|?=a84n1l  
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FWu[{X;  
 效率 F{;{o^P
v  
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 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 =mWr8p-H  
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P_{jZ}y(  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm g4"0:^/  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 ,|u^-J@  
wEu"X  
S>y(3E]I  
AXmW7/Sj"  
 效率 9f/RD?(1O  
%;0l1X  
 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。 rQ+2 -|#  
(}jYi*B  
粗糙度参数： d@u)'AY%/  
 最小特征尺寸：40nm OwJZ?j&)  
 总调制高度：200nm GI ~<clhf  
 高度轮廓 g~#HiBgWq[  
G5K_e:i  
.PHz 
 
YN<:k Wu  
 效率 N%:)MT,&g  
.NO
h[68'  
<R%]9#re  
4PsJs<u  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 Ivdg1X  
s2'] "wM  
P*M$^p
  
粗糙度参数： nGvWlx  
 最小特征尺寸：40nm O,>`#?  
 全高度调制：400nm /`)>W :  
 高度轮廓 aLKvl~s;m  
`_*NFv1_  
`tZ-8f  
 效率 W\W|v?r  
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)X dpzWod  
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 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。 @mbR I0  
9~FB^3Nz_  
7. 总结 >^!qxb-  
 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)。 Xgs 31#K  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 `z?6.+C  
 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。 {Al}a`da  
 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。 liuF;*  
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