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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
    <Z m ,q}  
    案例315（3.1） a ^)Mx9  
    4G>|It  
    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。 G'Q7(c  
    ^CK)q2K>[  
    1. 线栅偏振片的原理 [BQw$8 +n_  
    带金属脊的线栅偏振片（如铝，铬等）。 ooZ-T>$  
    owMH  
    2. 建模任务 #>v7" <  
    Q?a"uei[  
    #h3+T*5} 6  
     全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 gw*d"~A  
     偏振元件的重要特性： f0D Ch]  
     偏振对比度 7 YK+TGmU^  
     透射率 7@lXN8_f  
     效率一致性 N9n1s2;o  
     线格结构的应用(金属) H~ZSw7!M8  
    sRZ:9de+  
    3. 建模任务：
          x-z方向(截面)            x-y方向(俯视图)
    N6J$z\ P  
    4]B3C\ v  
    4. 建模任务：仿真参数 5pok%g  
    *b)b#p  
    偏振片#1: R82Y&s;  
     偏振对比度不小于50@193nm波长 pt4xUu{  
     高透过率(最大化) 13QCM0#  
     光栅周期：100nm(根据加工工艺) '.K,EM!-~h  
     光栅材料：钨(适用于紫外波段) -1_Z*?=-  
    偏振片#2: ^ Wl/  
     偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 b;t]k9:"L  
     在波长范围内具有5%一致性的高透过率 lXPn]iLJ  
     光栅周期：100nm Yjl0Pz .q  
     光栅材料：钨 eurudl  
    ;yZ N "r  
    5. 偏振片特性 4jz]c"p-  
    7P`1)juA9  
     偏振对比度：(要求至少50:1) Mz G ryM-  
    x5|v# -F ^  
    6g"<i}_|  
    *h4m<\^U  
     一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) dI !/:x  
    Q'a N|^w"f  
    od}x7RI%m  
    u W|x)g11a  
    6. 二维光栅结构的建模 U]D.z}0  
    "<2b jy  
    Q*C4  q`  
     该案例使用一般二维光栅工具，该工具嵌入在VirtualLab光栅工具箱。 *_QHtZG  
     通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 z`5I 1#PVA  
     通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 1hviT&  
    -(uBTO s  
    2SJh6U  
    :(b3)K  
    7. 偏振敏感光栅的分析 l1)pr{A  
    / 3k\kkv!  
     可通过“偏振分析器”对偏振敏感光栅进行分析，该工具是VirtualLab光栅工具箱的一部分。 E)hinH  
     偏振片最重要的几个特性可直接进行选择(如偏振度、透射率和反射率) BZ<z@DJp  
     此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 x!~OK::o8  
    8. 利用参数优化器进行优化 _;q-+"6L;  
    M=WE^v!b  
    v,+l xY  
     利用VirtualLab参数优化器可根据给定的评价函数轻松地对结构参数进行优化。 48g^~{T4O  
     如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 J\so8uT:  
     在该案例种，提出两个不同的目标： Qg>GW  
     #1:最佳的优化函数@193nm +7/*y}.U  
     #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 iFCH$!  
    &&]!+fTZ\(  
    9. 优化@193nm |2<f<k/UT  
    0:Y`#0qK  
    i`aG  
     初始参数： i 9tJHeSm  
     光栅高度：80nm >1U@NK)HfY  
     占空比：40% *Z`eNz}  
     参数范围： tMZ(s  
     光栅高度：50nm—150nm =(X'c.%i  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) L[G\+   
     评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 % B &?D@  
    _*$B|%k   
    .r|vz6tU?  
     根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 ')<FLCFwT  
     通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 JGDUCb~  
     “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 6J-}&U  
     在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 'HWgvmw(  
    !(_xu{(DL  
    10. 优化@193nm结果 H8BO*8}  
    ,ok J eZ  
    iB3 +KR  
     优化结果： O 4Pd N?  
     光栅高度：124.2nm 8*#][ wC2  
     占空比：31.6% : |*,Lwvd  
     Ex透过率：43.1% LEngZ~sV/  
     偏振度：50.0 Eb[H3v48,  
    优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。
    /^33 e+j  
    <oaBh)=7  
     得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 Z^`=!n-V  
     由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 V=4u7!ha  
     因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 ?3TK7]1V:  
    fI d)  
    11. 300nm到400nm波长范围的优化 3zA=q[C  
    7k t7^V<  
    :IT U0%;!+  
     初始参数： u1|P'>;lF  
     光栅高度：80nm fA M4Q  
     占空比：40% 0HJqsSZ$mW  
     参数范围： 8cBW] \ v  
     光栅高度：50nm—150nm Y5i`pY/}#?  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) PDq}Tq  
     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% uCP6;~Ns  
    "p~]m~g  
    Fma`Cm.  
     优化结果： KpbZnW}g  
     光栅高度：101.8nm LJNie*  
     占空比：20.9% gj egzKU  
     Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） mf]( 3ZL  
     偏振对比度：50.0 K?Xo3W%K  
    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。 p-yOiG8b}  
    k`7.p,;}U  
    12. 结论 p]V-<  
    enbN0  
    • 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 _/]:=_bf_z  
         (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。
    F%_,]^ n[  
    Xk&F4BJQk<  
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