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    [推荐]VirtualLab实例_紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2016-06-01
    28>/#I9/]  
    案例315（3.1） eC`G0.op  
    :"gu=u!  
    该应用案例说明了两个不同紫外光谱偏振片的参数优化，紫外偏振片具有亚波长线栅结构。两个系统具有不同的功能，如193nm工作波长和以及在期望光谱范围内效率的一致性。 A8 !&Y;d  
    byPqPSY  
    1. 线栅偏振片的原理 K{0 gkORF  
    带金属脊的线栅偏振片（如铝，铬等）。 4VhKV JX  
    Jk57| )/  
    2. 建模任务 |eK^Yhym  
    U% OlYP$g  
    {Rq5=/b  
     全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 ^e--4B9|  
     偏振元件的重要特性： e17]{6y  
     偏振对比度 |y4j:`@.  
     透射率 8;O/x  
     效率一致性 WNSEc%  
     线格结构的应用(金属) 5% w08  
    6L3i   
    3. 建模任务：
          x-z方向(截面)            x-y方向(俯视图)
    Va^(cnwa  
    MP~+@0cv  
    4. 建模任务：仿真参数 p21li}Iu  
    zT")!Df>'  
    偏振片#1: _Zus4&'  
     偏振对比度不小于50@193nm波长 8|tnhA]~  
     高透过率(最大化) ))I[@D1b  
     光栅周期：100nm(根据加工工艺) 3x>Y  
     光栅材料：钨(适用于紫外波段) `!<#'PR  
    偏振片#2: JvYs6u  
     偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 ;Qidf}:  
     在波长范围内具有5%一致性的高透过率 =l>=]O~h  
     光栅周期：100nm e?:1wU  
     光栅材料：钨 's$/-AV  
    Y?:" nhN  
    5. 偏振片特性 T>w;M?`9K  
    *mn"G K6  
     偏振对比度：(要求至少50:1) P?+ VR=t  
    LeYI<a@n@$  
    (?ZS 9&y}  
    j+Q+.39s-~  
     一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) ,%U\@*6=  
    cXK.^@du  
    y<PQ$D)  
    lqvP Dz  
    6. 二维光栅结构的建模 0B"_St}3D  
    3\K;y>NK  
    D[` ~=y(  
     该案例使用一般二维光栅工具，该工具嵌入在VirtualLab光栅工具箱。 vJ e c+a  
     通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 } wx(P3BHD  
     通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 )\ J~KB4  
    f& Vx`oj  
    ( ; _AP.  
    luJNdA:t&  
    7. 偏振敏感光栅的分析 S2EV[K8#  
    Kxi@"<`S  
     可通过“偏振分析器”对偏振敏感光栅进行分析，该工具是VirtualLab光栅工具箱的一部分。 -_bDbYL  
     偏振片最重要的几个特性可直接进行选择(如偏振度、透射率和反射率) Fi# 9L  
     此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 s`=&l  
    8. 利用参数优化器进行优化 N'Vj& DWC  
    DuIgFp  
    6E9o*YSk  
     利用VirtualLab参数优化器可根据给定的评价函数轻松地对结构参数进行优化。 W Haf}.V  
     如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 VP*B<u  
     在该案例种，提出两个不同的目标： hHgH'  
     #1:最佳的优化函数@193nm l=C|4@  
     #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 tv5N wM  
    h{^MdYJ  
    9. 优化@193nm  p]jG ,S  
    H=9{|%iS  
    #)4p ,H  
     初始参数： o)8VJ\ &  
     光栅高度：80nm g\H~Y@'{  
     占空比：40% !w/]V{9`X  
     参数范围： rdH^"(  
     光栅高度：50nm—150nm M-(,*6Q  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) qNUd "%S  
     评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 seb/rxb  
    \/9O5`u*V  
    Gn;^]8d  
     根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 +ZkJ{r0,(  
     通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 3&R1C>JS ]  
     “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 Nx!7sE*b$1  
     在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。  ~;uU{TT  
    ? 8)k6:  
    10. 优化@193nm结果 d"S\j@  
    # S0N`V  
    _5o5/@  
     优化结果： HC"yC;_  
     光栅高度：124.2nm >RrG&Wv59  
     占空比：31.6% xPJ @!ks9  
     Ex透过率：43.1% uCgJ F@  
     偏振度：50.0 [@NW  
    优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。
    ;aH3{TS  
    =FQH5iSd  
     得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 xu@xP5GB^  
     由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 ?y,KN}s_  
     因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 ktM7L{Nz  
    31N5dIi,  
    11. 300nm到400nm波长范围的优化 bL|$\'S  
    mqDI'~T9 u  
    !E^\)=E)P  
     初始参数： CDT;AdRw7  
     光栅高度：80nm [S0wwWU |0  
     占空比：40% +kq+x6&  
     参数范围： $)6x3&]P  
     光栅高度：50nm—150nm 8J~-|<Q6  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 6Q_ZP#oAV  
     评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% +y\o^w4sT  
    .]N`]3$=  
    ^ZFK:|Ju  
     优化结果： - x;xQ  
     光栅高度：101.8nm xdMY2u  
     占空比：20.9% HTSk40V  
     Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） PmtXD6p3(  
     偏振对比度：50.0 0XI6gPo%  
    优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求，尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 kpMo7n  
    T-x}o  
    12. 结论 W *2P+H%  
    P!lfk:M^;  
    • 应用的偏振分析器可以评价偏振光栅与波长和角度的关系。(同样适用于极紫外光谱范围)
    • VirtualLab参数优化工具箱提供了不同的优化方式，用以改善提高光学元件的性能 s\ Ln  
         (如Downhill-Simplex-algorithm)
    • 通过选择合适的评价函数(包括参数权重)可使优化更加合理化，并满足独立的要求。
    1JV-X G6  
    B[d%?L_  
     
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