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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
    ( )f)  
    案例315（3.1） z\?<j%e!t  
    bf2r8   
    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。 q|r*4={^!*  
    ~&+a.@T  
    1. 线栅偏振片的原理 #7}YSfm^6  
    带金属脊的线栅偏振片（如铝，铬等）。 e<FMeg7n  
    }OTJ{eG  
    2. 建模任务 <:mK&qu f  
    >+>N/`BG  
    ,dVJAV7v  
     全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 ! CJ*zZ*  
     偏振元件的重要特性： }U4mXkZF  
     偏振对比度 @2-;,VL3  
     透射率 1KR4Wq@  
     效率一致性 ;d_<6|*M  
     线格结构的应用(金属) ~[~#PO  
    kg,\l9AM  
    3. 建模任务：
          x-z方向(截面)            x-y方向(俯视图)
    c%(Nd i  
    >hV 2p/D  
    4. 建模任务：仿真参数 8#o2qQ2+  
    ; qr?[{G  
    偏振片#1: zE?dQD^OD  
     偏振对比度不小于50@193nm波长 'C#[iRG4  
     高透过率(最大化) N.ZuSkRM  
     光栅周期：100nm(根据加工工艺) }7P[%(T5  
     光栅材料：钨(适用于紫外波段) 9wO2`e )  
    偏振片#2: #EB Rc4>,  
     偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 4?[1JN>  
     在波长范围内具有5%一致性的高透过率 BN FYUcVP  
     光栅周期：100nm `R-?+76?  
     光栅材料：钨 .~q>e*8AH  
    ZvO1=* J,  
    5. 偏振片特性 ]<r.{EJ  
    ra_v+HR7  
     偏振对比度：(要求至少50:1) In+2~Jw/2!  
    3TS:H1n  
    Gi2Fjq/Y  
    s B^ejH  
     一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) 'iDkAmvD  
    6\-u:dvGI?  
    ' ~fP#y  
    w|*D{`O  
    6. 二维光栅结构的建模 G|"m-.9F  
    D]|{xKC}  
    vg _PMy\  
     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。 yF|+oTp  
     通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 "ctZ"*  
     通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 4T v=sP  
    K\s<<dRa  
    q9a6s {,  
    U)Tl<l<  
    7. 偏振敏感光栅的分析 |oe  
    =En1?3?  
     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。 Ae"|a_>fMI  
     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) lIO#)>  
     此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 NmF8BmIj  
    8. 利用参数优化器进行优化 3*(><<ZC  
    t=s.w(3t  
    |+>U91!  
     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。 s'IB{lJ9  
     如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 /g!Xe]Ss  
     在该案例种，提出两个不同的目标： R|wS*xd,  
     #1:最佳的优化函数@193nm l0g+OMt  
     #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 t -fmA?\  
    >RpMw!NT  
    9. 优化@193nm K,*-Y)v2W  
    \|M[W~8  
    -pQ?ybQ  
     初始参数： pEX Q  
     光栅高度：80nm iU3PlF[B/o  
     占空比：40% )a `kL,  
     参数范围： 3v`@**  
     光栅高度：50nm—150nm *!3qO^b?  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ]&P 4QT)f  
     评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 sr(nd35  
    jtE'T}!d  
    .0;\cv4}  
     根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 \%V !& !'  
     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。 Py/~Q-8p  
     “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 Q|2*V1"r<2  
     在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 Z$6B}cz<  
    nY\X!K65  
    10. 优化@193nm结果 OIjG`~Rx  
    jJ,y+o  
    D-x*RRkpp  
     优化结果： a( N;| <  
     光栅高度：124.2nm 6k<3,`VV|  
     占空比：31.6% y>d`cRy  
     Ex透过率：43.1% j8rxhToC  
     偏振度：50.0 zTi 8y<}  
    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。
    F"3'~ 6  
    '0&HkM{ D  
     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。 7| j rk  
     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。 SxcE@WM  
     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。 ;sz_W%-;@  
    L%-ENk  
    11. 300nm到400nm波长范围的优化 Lc "{ePFh  
    iQLP~Z>,T  
    ;4Xx5*E  
     初始参数： \]\h,Y8  
     光栅高度：80nm WH fl|e  
     占空比：40% Y/pK  
     参数范围： $~?)E;S  
     光栅高度：50nm—150nm ^$RpP+d  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ) M(//jX  
     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% C+mPl+}w  
    {BJH}vV1)  
    t~!ag#3['.  
     优化结果： q^<;B Y  
     光栅高度：101.8nm rhGB l`(B  
     占空比：20.9% `FX?P`\@I  
     Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） N4{g[[ T  
     偏振对比度：50.0 C]ax}P>BQ  
    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。 ]@ Vp:RGMr  
    :?i,!0#"  
    12. 结论 RK)ikLgp  
    l-Dgm  
    • 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 h96<9L  
         (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。
    <7/7+_y  
    U<'z, Px6  
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