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受粗糙光栅表面影响的光栅级次效率分析
时间:2016-06-29 22:40来源:讯技光电作者: 技术部点击:打印
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。

1. 建模任务


一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。
对于该仿真,采用傅里叶模态法。
 
2. 建模任务:正弦光栅

x-z方向(截面视图)


光栅参数:
周期:0.908um
高度:1.15um
(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)

3. 建模任务



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。
 
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。



4. 光滑结构的分析


计算衍射效率后,结果可在级次采集图中显示。
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%



5. 增加一个粗糙表面

VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。
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。





该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。
第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。
第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。
 


6. 对衍射级次效率的影响

粗糙度参数:
最小特征尺寸:20nm
总的调制高度:200nm
高度轮廓



效率


粗糙表面对效率仅有微弱的影响

粗糙度参数:
最小特征尺寸:20nm
总调制高度:400nm
高度轮廓



效率

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。

粗糙度参数:
最小特征尺寸:40nm
总调制高度:200nm
高度轮廓



效率


更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。

粗糙度参数:
最小特征尺寸:40nm
全高度调制:400nm
高度轮廓



效率



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。
 
7. 总结
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)。
对于这种类型的分析,VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。
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。
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。

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