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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
    ^o&. fQ*  
    案例315（3.1） z5*'{t)  
    Y O}<Ytx  
    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。 @Qt{jI !  
    ')<hON44EX  
    1. 线栅偏振片的原理 PIS2Ed]  
    带金属脊的线栅偏振片（如铝，铬等）。 i5@ z< \  
    *#+An<iT ;  
    2. 建模任务 *_\_'@1|J)  
    {8bSB.?R  
    wgGl[_)  
     全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 ":QZy8f9%  
     偏振元件的重要特性： vy:Z/1q  
     偏振对比度 U-tTW*[1]  
     透射率 bdE[;+58  
     效率一致性 4zFW-yy  
     线格结构的应用(金属) m G YoM  
    gT6jYQ  
    3. 建模任务：
          x-z方向(截面)            x-y方向(俯视图)
    8$Y9ORs4  
    {V CWn95Z  
    4. 建模任务：仿真参数 V+9 MoT?8  
    iSs:oH3l  
    偏振片#1: 3eQ&F~S  
     偏振对比度不小于50@193nm波长 -=\c_\O  
     高透过率(最大化) Jij*x>K>y  
     光栅周期：100nm(根据加工工艺) hv>\gBe i  
     光栅材料：钨(适用于紫外波段) %:* YO;dw'  
    偏振片#2: )MTOU47U  
     偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 WOL:IZX%  
     在波长范围内具有5%一致性的高透过率 g}(L;fy>7  
     光栅周期：100nm j*r{2f4Rt  
     光栅材料：钨 IF:;`r@%  
    t'k$&l}+  
    5. 偏振片特性 T{[=oH+  
    U z>+2m(  
     偏振对比度：(要求至少50:1) ^.QzQ1=D  
    :,6\"y-  
    L) T (<  
    {&1/V  
     一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) ~oY^;/ j  
    d>qY{Fdz  
    JY(WK@  
    oW6XF-yM  
    6. 二维光栅结构的建模 Wg]Qlw`\|  
    ;>7De8v@@  
    WNrk}LFof  
     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。 r3UUlR/Do  
     通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 /f;~X"!  
     通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 ]N F[>uiW  
    k\?Ii<m  
    Qq|57X)P*  
    k~nBiV  
    7. 偏振敏感光栅的分析 JDT`C2-Q  
    BLD gt~h#  
     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。 h(EhkCf  
     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) ., 6-u  
     此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 vUM4S26"NT  
    8. 利用参数优化器进行优化 XlR@pr6tw  
    c\AfaK^KF  
    cSV aI  
     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。 Jdj4\j u  
     如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 [`7ThHX  
     在该案例种，提出两个不同的目标： P-"y3 ZE=  
     #1:最佳的优化函数@193nm _xhax+,! ~  
     #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 Uz]|N6`  
    HN|%9{VeB  
    9. 优化@193nm {R6ZKB  
    97!;.f-  
    A~70  
     初始参数： ~b8]H|<'Y  
     光栅高度：80nm pZy~1L  
     占空比：40% W7nw6;7=  
     参数范围： %1+4_g9  
     光栅高度：50nm—150nm II,8O  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) b OY |H~  
     评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 qlPT Ll  
    Qt<&WB fn  
    "=MeM)K  
     根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 )l DD\J7  
     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。 u]UOSfn  
     “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 8KzkB;=n  
     在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 * r7rZFS  
    L ~N460  
    10. 优化@193nm结果 1bwOm hkS  
    #o#H?Vo9b  
    "3Y0`&:D  
     优化结果： 5`p.#  
     光栅高度：124.2nm GnJt0{  
     占空比：31.6% 4BpZJ~(p  
     Ex透过率：43.1% `r 3  
     偏振度：50.0 `'7R,  
    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。
    AH~E)S  
    S3Jo>jXS "  
     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。 b@hqz!)l`  
     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。 SXP]%{@ R/  
     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。 +ami?#Sz*;  
    $/Uq0U  
    11. 300nm到400nm波长范围的优化 H0vfUF53l  
    67FWa   
    $6R-5oQ  
     初始参数： I{=Qtnlb  
     光栅高度：80nm +9sQZB# (  
     占空比：40% dioGAai'  
     参数范围： e~"U @8xk~  
     光栅高度：50nm—150nm (X*^dO  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) Y(Hs#Kn{  
     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% gL/9/b4  
    ysnx3(+|  
    O+x!Bg7   
     优化结果： >uEzw4w  
     光栅高度：101.8nm <t!W5q  
     占空比：20.9% EQSQFRk;  
     Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） ) Hr`M B  
     偏振对比度：50.0 R 2vlFx/  
    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。 5L}/&^E#p  
    ]\HvKCN}  
    12. 结论 dft!lBN  
    %JTpI`  
    • 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 [AJJSd/:  
         (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。
    ;*2Cm'8E  
    l,aay-E  
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