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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
    h)`vc#"65k  
    案例315（3.1） rI789 q  
    qZ }XjL  
    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。 A 6L}5#7-  
    (Mh\!rMg  
    1. 线栅偏振片的原理 z\5Nni/~6D  
    带金属脊的线栅偏振片（如铝，铬等）。 R<Tzt' z  
    U:e9Vq'N m  
    2. 建模任务 }YO}LQ-|  
    Fgk/Ph3r  
    0xcqX!(  
     全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 B E)l77=/  
     偏振元件的重要特性： $)~]4n=  
     偏振对比度 d`/{0:F  
     透射率 `yXy T^  
     效率一致性 K gX)fj  
     线格结构的应用(金属) B)dynGF8i  
    5?MvO]_  
    3. 建模任务：
          x-z方向(截面)            x-y方向(俯视图)
    ]0le=Ee^%  
    !Ua#smZ  
    4. 建模任务：仿真参数 F o6U "  
    IWgC6)n@n  
    偏振片#1: @~ L.m}GF  
     偏振对比度不小于50@193nm波长 H!u:P?j@\  
     高透过率(最大化) oJ+$&P(  
     光栅周期：100nm(根据加工工艺) )^+$5OR\c  
     光栅材料：钨(适用于紫外波段) U\{Z{F%8  
    偏振片#2: { Se93o  
     偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 ffVYlNQ7L  
     在波长范围内具有5%一致性的高透过率 Dn?L   
     光栅周期：100nm 5P!17.W'u  
     光栅材料：钨 :u0433z:  
    6dUP's_  
    5. 偏振片特性 ='j  
    W| p?KJk)  
     偏振对比度：(要求至少50:1) R YNz TA  
    {cA )jW\'  
    @:I/lg=Qd  
    ?6bE!36  
     一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) s>X;m.<  
    `L>'9rbZO  
    $;1~JOZh  
    u4'Lm+&O  
    6. 二维光栅结构的建模 \ck3y]a[  
    iC]}M  
    Su7?-vY  
     该案例使用一般二维光栅工具，该工具嵌入在VirtualLab光栅工具箱。 .8m)^ET  
     通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 "$&F]0  
     通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 T Bco  
    ^5+-7+-S  
    N\?iU8w=  
    e|LXH/H  
    7. 偏振敏感光栅的分析 Mx }(w\\T  
    pK`rm"6G  
     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。 pqK3u)  
     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) *)1,W+A5L  
     此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 k <qQ+\X  
    8. 利用参数优化器进行优化 gyK"#-/_d  
    F\e'z  
    h4#5j'RO  
     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。 ){} #v&  
     如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 Ou%>Dd5|?  
     在该案例种，提出两个不同的目标： zSO[f  
     #1:最佳的优化函数@193nm }bVyvH  
     #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 w~9gZ&hdp  
    3,?y !  
    9. 优化@193nm 9`muk  
    9(_/jU4mc  
    ?>_.~b ~  
     初始参数： BzZy s  
     光栅高度：80nm l;2bBx7vW  
     占空比：40% <O WPG,  
     参数范围： BSz\9 eT  
     光栅高度：50nm—150nm d2Y5'A0X  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致)  -<sXvn  
     评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 &}FYz8w 2/  
    }?JO[Q +  
    -4]6tt'G  
     根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 + y^s 6j}  
     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。 <3qbgn>}b  
     “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 {1Qwwhov  
     在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 P7o6B,9  
    ~(8A&!#,!  
    10. 优化@193nm结果 A9#2.5  
    qH ~usgqB7  
    6$f,DU  
     优化结果： s{/nO)  
     光栅高度：124.2nm QNo}nl /N  
     占空比：31.6% b?$3jOtW  
     Ex透过率：43.1% gUMUh] j  
     偏振度：50.0 5v3B8 @CsA  
    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。
    1/n3qJyx2}  
    ZjcJYtD  
     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。 /~yqZD<O  
     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。 Cw_<t  
     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。 Oe273Y^e  
    ,[~EThcq  
    11. 300nm到400nm波长范围的优化 Ort\J~ O  
    ~i \69q%  
    5Z:HCp-aG  
     初始参数： oGM.{\i  
     光栅高度：80nm 5E@V@kw  
     占空比：40% IE6/ E  
     参数范围： \Q6Ip@?  
     光栅高度：50nm—150nm ':,LZ A8A  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) wFvilF V  
     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% mVkn~LD:0  
    IFgF5VG6g  
    __9673y  
     优化结果： Wp'\NFe 8  
     光栅高度：101.8nm ~ce.&C7cR  
     占空比：20.9% 6/z}-;,W'  
     Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） TnG"_VK9R  
     偏振对比度：50.0 ?YS`?Rr  
    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。 >}9TdP/oT  
    Li'T{0)1)  
    12. 结论 V>nY?  
    8P*n|]B.'  
    • 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 UJZa1p@L  
         (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。
    i{8=;  
    &F:7U!  
     
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