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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
    {.#zHL ;  
    案例315（3.1） jgvh[@uB?  
    j+748QAhh  
    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。 B$`lY DqaG  
    a|N0(C  
    1. 线栅偏振片的原理 A:Rw@ B$  
    带金属脊的线栅偏振片（如铝，铬等）。 t,vTAq.))  
    sdF3cX  
    2. 建模任务 cq^sq1A:  
    +|nsu4t,<  
    bBE^^9G=Z  
     全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 l6B.6 '4)w  
     偏振元件的重要特性： J7a-CI_Tf  
     偏振对比度 "zZ&n3=@  
     透射率 Tj,Nmb>Q7'  
     效率一致性 lfMH1llx  
     线格结构的应用(金属) |qL;Nu,d  
    :2q ?>\  
    3. 建模任务：
          x-z方向(截面)            x-y方向(俯视图)
    L/k40cEI^z  
    '=%i,  
    4. 建模任务：仿真参数 \FI^ Vk  
    O~Uw&Bq  
    偏振片#1: E0bFx5e5fu  
     偏振对比度不小于50@193nm波长 &y3B)#dIJ  
     高透过率(最大化) -g2{68 1`r  
     光栅周期：100nm(根据加工工艺) 6IF|3@yD  
     光栅材料：钨(适用于紫外波段) *!u?  
    偏振片#2: @c"yAy^t  
     偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 gO{W#%  
     在波长范围内具有5%一致性的高透过率 vXPuyR<J  
     光栅周期：100nm U3q5^{0d/  
     光栅材料：钨 H5 q:z=A  
    QBjY&(vY  
    5. 偏振片特性 ty;o&w$  
    jg^^\n  
     偏振对比度：(要求至少50:1) 0O ['w<_  
    2wOy}:  
    0N1' $K$\  
    (j`l5r#X#/  
     一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) 'Fzuc^G(d  
    }@4| 7  
    '?L%F{g/9  
    F0: &>'}  
    6. 二维光栅结构的建模 4O Zy&,  
    ,yi2O]5e>!  
    9t\ [N/  
     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。 #y`k$20"  
     通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 o;'4c  
     通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 \1khyF'  
    E#~2wqK  
    ]J~g'">  
    HU.1":.;  
    7. 偏振敏感光栅的分析 [b pwg&Oo  
    W)  
     可通过“偏振分析器”对偏振敏感光栅进行分析，该工具是VirtualLab光栅工具箱的一部分。 = tP$re";o  
     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) Bzm. X=U:  
     此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 k%a?SU<f  
    8. 利用参数优化器进行优化 %[+/>e/m  
    ^"/Dih\_  
    1uj05aZh}  
     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。 \Em-.%c  
     如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 V'$oTZ`  
     在该案例种，提出两个不同的目标： yL4 -4  
     #1:最佳的优化函数@193nm A&?WP\_z  
     #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 IM2/(N.%  
    {)jk_&c7  
    9. 优化@193nm $/y%[ .  
    fzOMX z  
    y#GCtkhi  
     初始参数： f#2#g%x  
     光栅高度：80nm o|BFvhg  
     占空比：40% xP{m9_Qj  
     参数范围： rQuOt  
     光栅高度：50nm—150nm 5]Z]j[8Y  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) } pSt@3o,  
     评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 \Z8Y(]6*  
    8:BQHYeJK  
    O\:;q*]  
     根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 F F(^:N  
     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 &f#V=Rg  
     “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 xBt4~q;#sE  
     在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 L_`Xbky  
    la1D2 lM  
    10. 优化@193nm结果 )OS>9 kFH  
    tzP@3+.w  
    sL;z"N@PK  
     优化结果： Zt7hzW  
     光栅高度：124.2nm hu`L v  
     占空比：31.6% WCWSLEAza  
     Ex透过率：43.1% 0fZ:")&4,  
     偏振度：50.0 6Eij>{v  
    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)Fl  
    /"g[Ay  
     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。 |A2W8b {]  
     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。 &8o  :  
     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。 S]Sp Z8  
    7v.#o4nPK  
    11. 300nm到400nm波长范围的优化 -(|7`U  
    A;b=E[i v  
    IH*U!_ `  
     初始参数： H ,01o5J  
     光栅高度：80nm /[p?_EX@  
     占空比：40% gizmJ:<  
     参数范围： wCTcGsw W  
     光栅高度：50nm—150nm -%7Jj;yA  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) Mt]=v}z  
     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% M^!C?(Hx^x  
    iDyMWlV  
    & bp#1KR)  
     优化结果： \a9D[wk;@  
     光栅高度：101.8nm MxFt;GgE8  
     占空比：20.9% >F_qa=t%[  
     Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） Qq @_Z=mt  
     偏振对比度：50.0 p =#'B*'w  
    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。 &/z+A{Hi  
    g]oc(RM  
    12. 结论 dlU JYI  
    jb#1&L 14  
    • 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 35-DnTv  
         (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。
    QE`:jxyad  
    {Zd)U "  
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