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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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    离线infotek_vlf
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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2016-06-01
    AM  cHR=/  
    案例315（3.1） 7Vd"k;:X  
    mIgc)"  
    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。 UjxEbk5>^  
    5[}3j1  
    1. 线栅偏振片的原理 q&OF?z7H  
    带金属脊的线栅偏振片（如铝，铬等）。 VI7f}  
    H6%QM}t  
    2. 建模任务 "<ua G?:  
    IV*@}~BJ  
    (T:OZmEO.  
     全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 CZ"~N`  
     偏振元件的重要特性： I.BsKB  
     偏振对比度 ?3 {&"  
     透射率 2(M^8Bl  
     效率一致性 5SPhdpIg@[  
     线格结构的应用(金属) l?Vm/YXb  
    (?R;u>  
    3. 建模任务：
          x-z方向(截面)            x-y方向(俯视图)
    zmd,uhNc:  
    [mwJ*GJ-  
    4. 建模任务：仿真参数 j06?Mm_c2  
    yN}upYxp  
    偏振片#1: 1{D_30sG.  
     偏振对比度不小于50@193nm波长 @a-u_|3q  
     高透过率(最大化) zj:= 9$  
     光栅周期：100nm(根据加工工艺) z{XN1'/V  
     光栅材料：钨(适用于紫外波段) qYo"-D*  
    偏振片#2: C+ibLS4i  
     偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 !kCMw%[  
     在波长范围内具有5%一致性的高透过率 *FhD%><  
     光栅周期：100nm Tk~RT<\Ab+  
     光栅材料：钨 V6l~Aj}/  
    ?4>uGaU\  
    5. 偏振片特性 Sc!]M 5  
    XfY~q~f8  
     偏振对比度：(要求至少50:1) 4CAV)  
    \i1>/`F  
    &q~**^;'  
    V)x(\ls]SX  
     一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) O`Ht|@[6  
    nADt8  
    =2+';Xk\  
    kkWqP20q  
    6. 二维光栅结构的建模 xW|^2k  
    WZ}je!82  
    6x18g(KbP  
     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。 p }p1>-j  
     通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 ]MI> "hn  
     通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 Twqkd8[  
    % 1f, 8BM  
    Bfh[C]yy  
    p#-ov-znp  
    7. 偏振敏感光栅的分析 C\.mv|aW~  
    -anLp8G*  
     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。 OPm ?kr  
     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) g;p]lVx=>  
     此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 ?l\1n,!:8  
    8. 利用参数优化器进行优化 #bRr|`  
    e<_yr>9g"  
    %cIF()  
     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。 {8L)Fw  
     如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 PT2b^PP  
     在该案例种，提出两个不同的目标： kk`BwRh)d;  
     #1:最佳的优化函数@193nm 1-z*'Ghys  
     #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 t<`h(RczHI  
    %y@iA91K  
    9. 优化@193nm 3,`.$   
    _-NS-E  
    r 5$(  
     初始参数： `b(y 5Z  
     光栅高度：80nm :V)W?~Z7B  
     占空比：40% #3uBq(-Z  
     参数范围： w1zI"G~4/Q  
     光栅高度：50nm—150nm {?a9>g-BW  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) p(2j7W-/  
     评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 fVR:m`'Iq_  
    j s(E-d/  
    F~Kd5-I@  
     根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 &&1q@m,cP  
     通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 apW0(&\  
     “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 0 O{Y Vk`  
     在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 wp/u*g  
    WIwbf|\  
    10. 优化@193nm结果 >$.u|a  
    o]NL_SM_  
    #=WDJ T:  
     优化结果： 9"yBO`  
     光栅高度：124.2nm -25#Vh  
     占空比：31.6% >40B Fxc  
     Ex透过率：43.1% -KRHcr \  
     偏振度：50.0 Fa(}:Ug  
    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。
    qA- ya6  
    Z$R2Z$f  
     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。 k&nhF9Y4  
     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。 B3I\=  
     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。 vcB +h;x  
    =N,KVMxw  
    11. 300nm到400nm波长范围的优化 ^qpa[6D6x  
    "?j|;p@!>  
    c%.f|/.k  
     初始参数： +n(H"I7cU  
     光栅高度：80nm $XS0:C0  
     占空比：40% mRCgKW<  
     参数范围： PN:8H>  
     光栅高度：50nm—150nm ?o0#h  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ` w Sg/  
     评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% {d$S~  
    d9/E^)TT  
    /,v:!*  
     优化结果： @C=, >+D  
     光栅高度：101.8nm GS{:7%=j  
     占空比：20.9% 7YbI|~  
     Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） l,/q# )5[  
     偏振对比度：50.0 :C42yQAP  
    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。  OU=9fw  
    F~d !Ub$>  
    12. 结论 Ja-D}|;  
    .<Z7 K @  
    • 应用的偏振分析器可以评价偏振光栅与波长和角度的关系。(同样适用于极紫外光谱范围)
    • VirtualLab参数优化工具箱提供了不同的优化方式，用以改善提高光学元件的性能 K/[v>(<  
         (如Downhill-Simplex-algorithm)
    • 通过选择合适的评价函数(包括参数权重)可使优化更加合理化，并满足独立的要求。
    NrvS/ cI!t  
    w8%yX$<  
     
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