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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
    e${Cf  
    案例315（3.1） V*w~Sr%  
    05gdVa,  
    该应用案例说明了两个不同紫外光谱偏振片的参数优化，紫外偏振片具有亚波长线栅结构。两个系统具有不同的功能，如193nm工作波长和以及在期望光谱范围内效率的一致性。 R9`37(c9+  
    R-V4Ju[:  
    1. 线栅偏振片的原理 U^.kp#x#  
    带金属脊的线栅偏振片（如铝，铬等）。 qz<>9n@o  
    J}'a|a@bk  
    2. 建模任务 ^TF71u o  
    /f0*NNSat-  
    FH}2wO~_  
     全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 hFp\,QSx  
     偏振元件的重要特性： 7dbGUbT  
     偏振对比度 !m<v@SmL\  
     透射率 ~ '/Yp8 (  
     效率一致性 Oq3]ZUVa  
     线格结构的应用(金属) Q=~ *oYR  
    :7[20n}w  
    3. 建模任务：
          x-z方向(截面)            x-y方向(俯视图)
    >q7/zl  
    qzt.k^'-^  
    4. 建模任务：仿真参数 84eqT[I'  
    [DzZ:8  
    偏振片#1: u?B9zt%$-m  
     偏振对比度不小于50@193nm波长 Uop`)  
     高透过率(最大化) >`(]&o6<$  
     光栅周期：100nm(根据加工工艺) >j$y@"+  
     光栅材料：钨(适用于紫外波段) -.=:@H}r  
    偏振片#2: }lP'bu  
     偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 o!-kwtw`l  
     在波长范围内具有5%一致性的高透过率 f5ttQ&@FF  
     光栅周期：100nm 8.m9 =+)8  
     光栅材料：钨 $WS?/H0C  
    M!)~h<YL  
    5. 偏振片特性 n/Fx2QC{  
    =)mA.j}E2  
     偏振对比度：(要求至少50:1) ^ 9`O ^  
    x^]J^L45  
    EYXHxo  
    mo()l8  
     一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) _my!YS5n  
    +Cg[!6[#  
    Mj5&vs~n;  
    I92orr1  
    6. 二维光栅结构的建模 fIwG9cR  
    IJ E{JH  
    iwx*mC{|A  
     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。 G'IRqO *]  
     通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 O'[r,|Q{  
     通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 c>.=;'2  
    cl1>S3  
    |B~^7RHXo  
     Xn=  
    7. 偏振敏感光栅的分析 `*-rz<G  
    >1S39n5z.  
     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。 }>$3B5}  
     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) X-k$6}D  
     此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 'gv ~M_  
    8. 利用参数优化器进行优化 -?vII~a9y  
    +Jw+rjnP  
    q)Qg'l^f  
     利用VirtualLab参数优化器可根据给定的评价函数轻松地对结构参数进行优化。 ;%B:1Z  
     如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 N4rDe]JnPR  
     在该案例种，提出两个不同的目标： ZZ2vdy38  
     #1:最佳的优化函数@193nm 2qpUUo f  
     #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 )PCh;P0C  
    7v]9) W=y  
    9. 优化@193nm Q nmv?YXS  
    zr@H Yl  
    A3eus  
     初始参数： #fT<]j(  
     光栅高度：80nm F~;UD<<"H  
     占空比：40% 9:JQ*O$  
     参数范围： :J;&Z{  
     光栅高度：50nm—150nm LVe[N-K  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) JDP/vNq  
     评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 6xiCTs0@  
    D*}_L   
    ;GV~MH-F  
     根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 Mem1X rBH  
     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。 Y>Ju$i  
     “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 R4g;-Ci->  
     在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 sg%Ptp  
    h[i@c`3 /2  
    10. 优化@193nm结果 IutU ~%wv  
    )SzgMbF6  
    \V%l.P4>e  
     优化结果： ~djHtd>  
     光栅高度：124.2nm 5ggsOqH  
     占空比：31.6% JIU8~D  
     Ex透过率：43.1% @&9, 0 x  
     偏振度：50.0 P-?R\(QYtR  
    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。
    g]Z@_  
    e N^6gub  
     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。 VI k]`)#  
     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。 /Y0oA3am  
     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。 -(JBgM"  
    kK_9I (7c  
    11. 300nm到400nm波长范围的优化 W0k7(v)  
    ]S7>=S  
    !EOYqD  
     初始参数： H8V@KB  
     光栅高度：80nm *('Vyd!n  
     占空比：40% S<81r2LT  
     参数范围： Aa}Nr5{O|  
     光栅高度：50nm—150nm T;sF@?  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) khVfc  
     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% j^m x,  
    SYA0Hiw7P  
    dh V6r  
     优化结果： u[6aSqwC |  
     光栅高度：101.8nm _g%,/y 9y  
     占空比：20.9% v~:'t\n  
     Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） s|D[_N!|  
     偏振对比度：50.0 ,'%*z  
    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。 #'8'5b  
    cv"Bhql  
    12. 结论 `]4tJJy$  
    Y*0j/91  
    • 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 n8Rsle`a  
         (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。
    ~; vt{pk  
    kE854Ej  
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