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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
    Eg&Q,dH[  
    案例315（3.1） ts@ e ,  
    eYjF"Aq  
    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。 s2 aFme  
    JJM!pD\h  
    1. 线栅偏振片的原理 '&gUAt  
    带金属脊的线栅偏振片（如铝，铬等）。 ,O^kZ}b  
    -s le7k  
    2. 建模任务 !^1oH**  
    9WQ'"wyAQ  
    FcOrA3tt  
     全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 h]|2b0  
     偏振元件的重要特性： (tzAUrC  
     偏振对比度 7<2?NLE8*  
     透射率 ,g|ht%"  
     效率一致性 aK,\e/Oo  
     线格结构的应用(金属) KO}TCa  
    h4ghMBo%  
    3. 建模任务：
          x-z方向(截面)            x-y方向(俯视图)
    -wNhbV2  
    u+jx3aP:  
    4. 建模任务：仿真参数 7-9HCP  
    bOV]!)o  
    偏振片#1: G"vEtNoV  
     偏振对比度不小于50@193nm波长 s>>lf&7  
     高透过率(最大化) H66~!J0;a  
     光栅周期：100nm(根据加工工艺) ,S, R6#3G  
     光栅材料：钨(适用于紫外波段) -*?{/QmKb  
    偏振片#2: Nk F2'Z{$+  
     偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 1ahb:Mjv  
     在波长范围内具有5%一致性的高透过率 w %6 L"  
     光栅周期：100nm y>g`R^^  
     光栅材料：钨 5hAs/i9_  
    )hK;27m4  
    5. 偏振片特性 n.P $E  
    wG22ffaki  
     偏振对比度：(要求至少50:1) B|;?#okx  
    X%B2xQM 5  
    [ID#P Ule  
    8Y;>3z th7  
     一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) o 7&q  
    oT}Sh4Wt.  
    zfGr1;  
    ~@D!E/hZx  
    6. 二维光栅结构的建模 O0mQHpi:  
    OnE~0+  
    y#lg)nB  
     该案例使用一般二维光栅工具，该工具嵌入在VirtualLab光栅工具箱。 ADA*w 1  
     通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 g8Zf("  
     通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 %BRll  
    !/e8x;_  
    k~$}&O  
    u$x'P <b  
    7. 偏振敏感光栅的分析 1 |3vwgRhs  
    TiI3<.a!  
     可通过“偏振分析器”对偏振敏感光栅进行分析，该工具是VirtualLab光栅工具箱的一部分。 42DB0+_wz  
     偏振片最重要的几个特性可直接进行选择(如偏振度、透射率和反射率) #}'sknvM}  
     此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 ~$ 4!C'0  
    8. 利用参数优化器进行优化 n(Ry~Xu_  
    byj7c(  
    :HN\A4=kc(  
     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。 ~T'$gl  
     如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 `%0k\,}V  
     在该案例种，提出两个不同的目标： O'W[/\A56M  
     #1:最佳的优化函数@193nm 8PW3x-+  
     #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 Xm.["&  
    /KCIb:U  
    9. 优化@193nm I%ZSh]On  
    x[YW 3nF  
    N*>&XJ#  
     初始参数： p{rzP,Pb&  
     光栅高度：80nm DGx<Nys@B  
     占空比：40% A4VV y~sd  
     参数范围： LGC3"z\=  
     光栅高度：50nm—150nm G/}nwj\  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) CK} _xq2b  
     评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 C;rK16cn  
    |f"1I4K g  
    Ns`:=  
     根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 [~IFg~*,  
     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。 %0Ke4c  
     “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 (k5d.E]CK  
     在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 !tv+,l&L  
    n'Z5rXg  
    10. 优化@193nm结果 nA XWbavY  
    14rX:z  
    17;qJ_T)  
     优化结果： gS ^Y?  
     光栅高度：124.2nm o_%gFV[q  
     占空比：31.6% Y\7/`ty  
     Ex透过率：43.1% AU H_~SY  
     偏振度：50.0 NpxND0  
    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。
    )u_[cEJHO  
    WEugm603  
     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。 6SmawPPP  
     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]A*' ke/  
     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。 $t42?Z=N&z  
    u69s}yZ  
    11. 300nm到400nm波长范围的优化 TY *q[AWG  
    a6.0 $'  
    '9q:gFO  
     初始参数： Fpf-Fa-K\b  
     光栅高度：80nm bjGQ04da  
     占空比：40% Ewczq1%l:  
     参数范围： 1c03<(FCd  
     光栅高度：50nm—150nm +h? z7ZY^  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 5NAB^&{Z<X  
     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% 5QJ FNE  
    #_[W*-|L  
    sD`OHV:  
     优化结果： [^E{Yz=8,  
     光栅高度：101.8nm @)p?!3{"  
     占空比：20.9% ^B7C8YP  
     Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） >qjV(_?F-  
     偏振对比度：50.0 e` D?x1-  
    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。 j+>&~  
    AwO'%+Bv  
    12. 结论 ?>o|H-R~5Z  
    tR% &.,2  
    • 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 Cu +u'&U!  
         (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。
    Wc- 8j2M  
    Stxrgmu  
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