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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
    ReI=4Jq11  
    案例315（3.1） ;z.6'EYMG  
    ;!l*7}5X=  
    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。 L9{mYA]q  
    U^[cYTG  
    1. 线栅偏振片的原理 <OR.q  
    带金属脊的线栅偏振片（如铝，铬等）。 Uh3wj|0  
    OX)#F'Sl}  
    2. 建模任务 &TP:yA[  
    |t4Gz1"q=8  
    fqcU5l[v,  
     全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 DA+A >5/  
     偏振元件的重要特性： l~]hGLviJE  
     偏振对比度 %uGleY]~  
     透射率 HF &h  
     效率一致性 pBSq%Hy:  
     线格结构的应用(金属) f$1Gu  
    --in+  
    3. 建模任务：
          x-z方向(截面)            x-y方向(俯视图)
    0kU3my]  
    OwG6i|q  
    4. 建模任务：仿真参数 gt =j5  
    TJHN/Z/  
    偏振片#1: :`+|'*b(A  
     偏振对比度不小于50@193nm波长 <O \tC81  
     高透过率(最大化) l5FuMk-  
     光栅周期：100nm(根据加工工艺) 94~"U5oQ:  
     光栅材料：钨(适用于紫外波段) Rro?q  
    偏振片#2: i{TIm}_\  
     偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 Zg)_cRR   
     在波长范围内具有5%一致性的高透过率 dV5PhP>6  
     光栅周期：100nm DNm(:%)0  
     光栅材料：钨 q%OcLZ<,  
    &_"ORqn&  
    5. 偏振片特性 \ V[;t-  
    x`]Of r'  
     偏振对比度：(要求至少50:1) ^~ Ekg:`  
    M0cd-Dn  
    y]yine  
    Wc~3^ ;U  
     一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) siZr@g!L  
    FWuw/b$  
    M:R8<.{  
    O!:QJ ^8 d  
    6. 二维光栅结构的建模 7n\ThfH{  
    /3Jz3  
    Yuwc$Qp)  
     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。 O4m(Er@a  
     通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 @)o0GHNP  
     通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 uzHT.iBn  
    J6*f Uh  
    dX_!0E[c  
    7sXy`+TZ->  
    7. 偏振敏感光栅的分析 D,c!#(v cK  
    ]kRI}Om2  
     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。 bRWIDPh  
     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) 3Bejp+xX  
     此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 RTK}mhnV  
    8. 利用参数优化器进行优化 p`d XqW  
    0z<H(|  
    Dt W*n1Bt  
     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。 LyGUvi  
     如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 ]53O}sH>  
     在该案例种，提出两个不同的目标： wAw42{M  
     #1:最佳的优化函数@193nm 8s<^]sFP  
     #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 @zo7.'7P   
    92ZWU2"  
    9. 优化@193nm G@9u:\[l  
    QS^~77q  
    tE[H8  
     初始参数： P^"R4T  
     光栅高度：80nm E(_ KN[}S  
     占空比：40% @cZ\*,T  
     参数范围： VKy5=2&  
     光栅高度：50nm—150nm auRY|j  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) .hKhrcQp  
     评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 {|z#70  
    )Nbc/nB$  
    {J2#eiF  
     根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 {&-#s#&  
     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。 80|onP\L  
     “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 flP>@i:e6  
     在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 IhE9snJ[  
    fuMN"T 6%+  
    10. 优化@193nm结果 b4 CF`BG  
    )Ob]T{GY  
    bw9 nB{C<  
     优化结果： GzdRG^vN  
     光栅高度：124.2nm wFvT0  
     占空比：31.6% fp{G|.SA  
     Ex透过率：43.1% *<IR9.~{6%  
     偏振度：50.0 #F!Kxks  
    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。
    }z wX  
    O=aw^|oj]  
     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。  it)ZP H  
     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。 .#0H{mk  
     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。 _8^0!,j  
    qp>N^)>  
    11. 300nm到400nm波长范围的优化 Wwhgo.Wx  
    o&z!6"S<  
    d`Oe_<  
     初始参数： !MoOKW  
     光栅高度：80nm qBYg[K>  
     占空比：40% (9]6bd  
     参数范围： 4z_n4=  
     光栅高度：50nm—150nm hsz^rZ  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致)  <B )   
     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% 89Z#|#uM5  
    2bLI%gg3  
    1[-vD=  
     优化结果： qfYG.~`5  
     光栅高度：101.8nm 3+>OGwfQ  
     占空比：20.9% g*y/j]  
     Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） 99u/fkL  
     偏振对比度：50.0 d2~l4IL)~  
    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。 >3PMnI  
    @ 7W?8  
    12. 结论 6\n?4 8x}  
    >b48>@~bY  
    • 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 c<4F4k7  
         (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。
    l^W uS|G[  
    m[:K"lZ ]2  
     
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