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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
    !K/zFYl  
    案例315（3.1） j(`V& S  
    C:P.+AU"`  
    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。 $6yr:2Xvt  
    hG>3y\!#  
    1. 线栅偏振片的原理 Q=.j>aM+_  
    带金属脊的线栅偏振片（如铝，铬等）。 Z=y^9]  
    ?ubIh.d  
    2. 建模任务  #)28ESj  
    Tsl0$(2W  
    "jAEZ  
     全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 D(^ |'1  
     偏振元件的重要特性： P:tl)ob  
     偏振对比度 uJ>_ 2  
     透射率 f*GdHUZ*  
     效率一致性 q@&.)sLPgO  
     线格结构的应用(金属) ,?>:Cdz4  
    *Q:EICDE7  
    3. 建模任务：
          x-z方向(截面)            x-y方向(俯视图)
    m/>z}d05h  
    y3)R:h4AH  
    4. 建模任务：仿真参数 F ][QH\N  
    .LEn~ 8  
    偏振片#1: ]{E{ IW8  
     偏振对比度不小于50@193nm波长 bhc .UmH  
     高透过率(最大化) 4@ =l'Fw  
     光栅周期：100nm(根据加工工艺) J3#  
     光栅材料：钨(适用于紫外波段) cb9q0sdf  
    偏振片#2: _+x&[^gjP  
     偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 Q7@ m.w%`  
     在波长范围内具有5%一致性的高透过率 O(Vi/r2:e  
     光栅周期：100nm Z|dng6ck  
     光栅材料：钨 F!qt#Sw!\  
    aBx8wl*Vm  
    5. 偏振片特性 tx01*2]pX  
    L?p,Sy<RI  
     偏振对比度：(要求至少50:1) )a'c_ 2[  
    UkV{4*E  
    b|z_1j6U  
    p?+*R@O  
     一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) CkA ~'&C  
    vTF_`X  
    En]+mIEo  
    h>[][c(b  
    6. 二维光栅结构的建模 7Yrp#u1!  
    nkvkHh  
    h(VF  
     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。 FtL{ f=  
     通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 %T:7I[f  
     通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 |6}:n,KA.  
    $Q!J.}P@  
    *K1GX  
    1Ev#[FOc  
    7. 偏振敏感光栅的分析 T2V# fYCc  
    ".R5K ?  
     可通过“偏振分析器”对偏振敏感光栅进行分析，该工具是VirtualLab光栅工具箱的一部分。 d 9n{jv|  
     偏振片最重要的几个特性可直接进行选择(如偏振度、透射率和反射率) EO[UezuU  
     此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 p|b&hgA  
    8. 利用参数优化器进行优化 M&5;Qeoiv  
    ZT;:Hxv0N  
    O-ZB4hN8  
     利用VirtualLab参数优化器可根据给定的评价函数轻松地对结构参数进行优化。 <M4Qc12jP  
     如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 [rt+KA  
     在该案例种，提出两个不同的目标： (Mw<E<f  
     #1:最佳的优化函数@193nm 0^PI&7A?y  
     #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 Cyw cJ  
    eVYUJ,  
    9. 优化@193nm z a^s%^:yK  
    _4VS.~}/R  
    mVBF2F<4  
     初始参数： Rr'^l ]  
     光栅高度：80nm _(<D*V[  
     占空比：40% C/!c?$J  
     参数范围： :RnFRAcr  
     光栅高度：50nm—150nm '"=Mw;p  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 0bQm:J[(#  
     评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 %hu] =  
    faVR %  
    +|w-1&-  
     根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 jJmg9&^R  
     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。 1JU1XQi  
     “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 nPj+mg  
     在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 @?GOOD_i  
    ?kvkdHEO_  
    10. 优化@193nm结果 zmxrz[  
    lilKYrUmG  
    &@dW d  
     优化结果： v&>TU(x\H  
     光栅高度：124.2nm vh~:{akR  
     占空比：31.6% > qSaF  
     Ex透过率：43.1% {bUd"Tu  
     偏振度：50.0 wb>>bV+U  
    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。
    2_x~y|<9  
    hkO)q|1  
     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。 U-$ B"w&  
     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。 % DQ.f*%  
     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。 GMZj@q  
    h%Nbx:vKk  
    11. 300nm到400nm波长范围的优化 Bpjwc<U  
    EuAJ.n  
    H:ar&o#(  
     初始参数： .kT5 4U;{  
     光栅高度：80nm 3f{%IU(z  
     占空比：40%  4^L+LY  
     参数范围： \@kY2,I V  
     光栅高度：50nm—150nm su`] l"[,]  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) G B+U>nf  
     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% T#1>pED  
    ?D#]g[6  
    9's/~T  
     优化结果： MK]S205{  
     光栅高度：101.8nm ~%4#R4&  
     占空比：20.9% 89B1\ff  
     Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） &/7AW(?  
     偏振对比度：50.0 N~ -N Q  
    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。 -IR9^)  
    )>)_>[  
    12. 结论 edPnC {?s  
    3ySP*J5  
    • 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 I3xx}^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。
    <R:KR(bT  
    V*U7-{ *a  
     
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