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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
    v14[G@V~\  
    案例315（3.1） EUNG&U  
    kn<[v;+  
    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。 [m"X*Z F  
    B^OhL!*tI  
    1. 线栅偏振片的原理 WT0U)x( m5  
    带金属脊的线栅偏振片（如铝，铬等）。 @tP,l$O&  
    'J\%JAR@  
    2. 建模任务 |?0C9  
    4f1*?HX&  
    aJfW75C  
     全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 6tJM*{$$H  
     偏振元件的重要特性： [~;9Mi.XL  
     偏振对比度 3}vlj:L  
     透射率 c2i^dNp_  
     效率一致性 2 o.Mh/D0  
     线格结构的应用(金属) c1Hv^*Y  
    +Gjy%JFp  
    3. 建模任务：
          x-z方向(截面)            x-y方向(俯视图)
    ](O!6_'d  
    5-sxTp  
    4. 建模任务：仿真参数 sPhh#VCw{  
    @U9ov >E  
    偏振片#1: [[)HPHSQ  
     偏振对比度不小于50@193nm波长 %@IR7v~  
     高透过率(最大化) +yYz;, \  
     光栅周期：100nm(根据加工工艺) l^SKd  
     光栅材料：钨(适用于紫外波段) E0*81PS  
    偏振片#2: 7[K$os5al  
     偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 rj6wKf z  
     在波长范围内具有5%一致性的高透过率 "{&!fD~w  
     光栅周期：100nm dtnAMa5$T  
     光栅材料：钨 avT>0b:  
    w</kGK[O  
    5. 偏振片特性 [#.QDe  
    #]Cr zLe  
     偏振对比度：(要求至少50:1) .qHgQ_%  
    ]v+\v re  
    U>{z*D  
    t[X'OK0W%3  
     一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) Bp b_y;E  
    GB{%4)%6  
    {% ;tN`{M  
    R[9[lQ'vR  
    6. 二维光栅结构的建模 DQE.;0ld  
    VbZZ=q=Kd  
    ,H|V\\  
     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。 H_jMl$f)j  
     通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 MN#\P1  
     通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 }3QEclZr  
    `?La  
    b>o38(  
    K)&AR*Tc  
    7. 偏振敏感光栅的分析 v_b%2;<1  
    O8M;q!)y  
     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。 X)'uTf0  
     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) <Nkj)`%5iK  
     此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 )WD<Q x&  
    8. 利用参数优化器进行优化 O>}aK.H  
    sqsBGFeG  
    qi$6y?  
     利用VirtualLab参数优化器可根据给定的评价函数轻松地对结构参数进行优化。 ?a(ApD\  
     如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 9CxU: ;3  
     在该案例种，提出两个不同的目标： sN;xHTY  
     #1:最佳的优化函数@193nm 2jaR_` `=:  
     #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 3Ju<jXoo!  
    EdLbVrN,  
    9. 优化@193nm <Azv VSA,  
    wOn.m  
    7RDfhKdb  
     初始参数： j^>J*gLM}W  
     光栅高度：80nm s )\%%CM  
     占空比：40%  \&"gCv#  
     参数范围： 4OC ^IS  
     光栅高度：50nm—150nm y&UcTE2;%(  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) Q.@9"&)t  
     评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 <-FAF:6$@@  
    +A O(e  
    0)+F}SyyD  
     根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 )}tI8  
     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。 H W)> `  
     “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 /n&w|b%  
     在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 +CaPF  
    7"FsW3an  
    10. 优化@193nm结果 B&VruOP0  
    ;&oS=6$  
    :!n_a*.{  
     优化结果： xhWWl(r`5  
     光栅高度：124.2nm [}|x@ v9  
     占空比：31.6% &iORB  
     Ex透过率：43.1% wa5wkuS)ld  
     偏振度：50.0 tDJtsOL  
    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。
    iP)`yB5`  
    N8#wQ*MM>  
     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。 [vrM,?X  
     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。 OWx-I\:  
     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。 ,( u- x!  
    p(=}Qqdr8  
    11. 300nm到400nm波长范围的优化 u $O` \=  
    Y23- Im  
    *eK\W00  
     初始参数： >k }ea5+  
     光栅高度：80nm %-1-y]R|  
     占空比：40% ^ ~'&K e  
     参数范围： P{-j ^'y  
     光栅高度：50nm—150nm Tr*3:J }  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) UuPXo66F ]  
     评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% Q8. =w  
    (E[c-1s  
    >"5 f B  
     优化结果： )31{.c/  
     光栅高度：101.8nm nvY%{Zf$}  
     占空比：20.9% ;UUpkOQO(  
     Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） lY -2e>  
     偏振对比度：50.0 3CcCcZ9I  
    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。 Gj!9#on$7R  
    VokIc&!Uz  
    12. 结论 >>bsr#aJ  
    =S+*= jA  
    • 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 ut j7"{'k|  
         (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。
    xP/?E  
    IyK^` y  
     
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