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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
    a%hGZCI  
    案例315（3.1） X9~m8c){z  
    R V!o4"\]  
    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。 ~"ONAX  
    4FA|[An  
    1. 线栅偏振片的原理 .#^0pv!  
    带金属脊的线栅偏振片（如铝，铬等）。 >uHS[ _`nM  
    { U <tc4^  
    2. 建模任务 um8AdiK  
    /~}_hO$S  
    {Iy7.c8S  
     全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 ~uPk  
     偏振元件的重要特性： Z|^MGyn  
     偏振对比度 2H&{1f\Bf  
     透射率 gw Qvao  
     效率一致性 Xa`(;CLW?  
     线格结构的应用(金属) 7o{*Z  
    +0pW/4x  
    3. 建模任务：
          x-z方向(截面)            x-y方向(俯视图)
    D6!tVdnVe  
    DY><qk  
    4. 建模任务：仿真参数 -[.PH M6+?  
    '\*A"8;h  
    偏振片#1: C<he4n.  
     偏振对比度不小于50@193nm波长 1<uwU(  
     高透过率(最大化) o`%I{?UCDJ  
     光栅周期：100nm(根据加工工艺) X Usy.l/  
     光栅材料：钨(适用于紫外波段) 9YSVK\2$  
    偏振片#2: umDtp\  
     偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 Js}tZ\+P75  
     在波长范围内具有5%一致性的高透过率 -,>:DUN2  
     光栅周期：100nm |t\KsW  
     光栅材料：钨 ?;8M^a/  
    `?SGXXC  
    5. 偏振片特性 WzG07 2w  
    md6*c./Z  
     偏振对比度：(要求至少50:1) y<r44a_!  
    v_-ls"l  
    -fM1$/]  
    e<'U8|}hc{  
     一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) `2x34  
    TczXHT}G  
    '?R=P  
    uAb 03Q  
    6. 二维光栅结构的建模 A*Q[k 9B  
    eH=c|m]!P  
    /s-d?  
     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。 CTU9~~Xk  
     通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 &5/JfNe3  
     通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 5 TET<f6R  
    {@\/a  
    n49s3|#)G  
    -eYL*Pa  
    7. 偏振敏感光栅的分析 ?W<cB`J  
    ` Y\QUj  
     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。 jmPp-} tS7  
     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) ~mcZUiP9  
     此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 I:/4t^%  
    8. 利用参数优化器进行优化 2^bgC~2C1  
    F=5kF/}x-z  
    #,Bj!'Q'-  
     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。 Z>HNe9pr  
     如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 J]]\&MtaO  
     在该案例种，提出两个不同的目标： ,A?v,Fs>O[  
     #1:最佳的优化函数@193nm jQIV2TY[  
     #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 QZYM9a>  
    #[(0tc/  
    9. 优化@193nm jrdtd6b}  
    i\Q":4  
    o(nHB g  
     初始参数： @_uFX!;  
     光栅高度：80nm 2E([#Pzb  
     占空比：40% +TWJNI  
     参数范围： j>g9\i0O1  
     光栅高度：50nm—150nm " xxXZGUp  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) |>[X<>m  
     评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 ~{Ua92zV9  
    C0f[eA  
    L]a|vp  
     根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 Vg) ^|  
     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。 (T;1q^j  
     “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 Y/!0Q6<[2Y  
     在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 fX$6;Ae  
    kz|[*%10  
    10. 优化@193nm结果 3V!W@[ }:  
    =/f74s t  
    OT"lP(,  
     优化结果： n_ OUWvs  
     光栅高度：124.2nm 2O^32TdS  
     占空比：31.6% 3 dY6;/s  
     Ex透过率：43.1% H|'$dO)W  
     偏振度：50.0 `oan,wq+  
    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。
    >0ssza  
    Zm5nLxM  
     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。 UFJEs[?+Te  
     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。 bv_AJ4gS  
     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。 =I{S;md  
    cRPr9LfD@  
    11. 300nm到400nm波长范围的优化 (2 mS v  
    C=M?  
    EywZIw?mjX  
     初始参数： o^N%;d1%E  
     光栅高度：80nm N/`g?B[  
     占空比：40% PwRNBb}6  
     参数范围： 78\\8*  
     光栅高度：50nm—150nm %9cqJ]S  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) Lp~c  
     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% {=UKTk/t8  
    s-y'<(ll  
    7Ljs4>%l9j  
     优化结果： FP0<-9DO  
     光栅高度：101.8nm s 0 =@ &/  
     占空比：20.9% aj% `x4e A  
     Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） 6k@[O@)  
     偏振对比度：50.0 Es_ SCWJ  
    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。 _zAc 5rS  
    zX006{vig  
    12. 结论 3Ro7M=]  
    REeD?u j  
    • 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 HP1X\h!Ke  
         (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。
    oo"JMD)  
    u_$6LEp-  
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