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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
    ]?S@g'Jd0Q  
    案例315（3.1） ^O6eFD U  
    G]v BI=  
    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。 S$N!Dj@e;  
    !(gMr1}w  
    1. 线栅偏振片的原理 +L0Jje>Az  
    带金属脊的线栅偏振片（如铝，铬等）。 Q6PaT@gs  
    \^oI3K0`  
    2. 建模任务 w`YN#G  
    M "\Iw'5$  
    z!s1$5:"0  
     全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 ~`97?6*Ra  
     偏振元件的重要特性： 'nIKkQ" N  
     偏振对比度 +7 \"^D  
     透射率 G!)Q"+  
     效率一致性 B@j2^Dr~!  
     线格结构的应用(金属) Y6 <.]H  
    gWD46+A){  
    3. 建模任务：
          x-z方向(截面)            x-y方向(俯视图)
    [CG3&J  
    fK|P144   
    4. 建模任务：仿真参数 v? Zo5uVoq  
    &K*Kr=9N  
    偏振片#1: ^>/~MCyM.  
     偏振对比度不小于50@193nm波长 8|L;y[v  
     高透过率(最大化) 9ls*L!Jw  
     光栅周期：100nm(根据加工工艺) ??#SQSU  
     光栅材料：钨(适用于紫外波段) 5[y+X|Am  
    偏振片#2: sTS/ ]"l  
     偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 M]Hf>7p  
     在波长范围内具有5%一致性的高透过率 dI+Y1Vq  
     光栅周期：100nm LzTdi%u$0|  
     光栅材料：钨 i@`qam   
     "F=ta  
    5. 偏振片特性 }U'VVPh _  
    {TXfi'\  
     偏振对比度：(要求至少50:1) vRh)o1u)  
    cJE4uL<  
    3a?|}zr4  
    ]f~!Qk!I7r  
     一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) )DGJr/)  
    L1#_  
    1'!D   
    d@%PTSX  
    6. 二维光栅结构的建模 cT5BBR   
    NTo[di\_  
    ;i?rd f  
     该案例使用一般二维光栅工具，该工具嵌入在VirtualLab光栅工具箱。 Q?V+ 0J  
     通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 Zi?:< H}  
     通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 ^z`d 2it  
    v|MT^.  
    R=<%!  
    Zts1BWL[  
    7. 偏振敏感光栅的分析 M._;3_)%/  
    U[?f@.&  
     可通过“偏振分析器”对偏振敏感光栅进行分析，该工具是VirtualLab光栅工具箱的一部分。 p, T4BO  
     偏振片最重要的几个特性可直接进行选择(如偏振度、透射率和反射率) naM~>N  
     此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 Wecxx^vtv6  
    8. 利用参数优化器进行优化 W&k@p9  
    0NK|3]p  
    c^rWS&)P  
     利用VirtualLab参数优化器可根据给定的评价函数轻松地对结构参数进行优化。 :p%#U$S4  
     如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 X~cdM1z?  
     在该案例种，提出两个不同的目标： FJ{/EloF  
     #1:最佳的优化函数@193nm AhkDLm+  
     #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 $;&l{=e2)  
    jK".iqx2L  
    9. 优化@193nm (*b<IGi;  
    _K&Hiz/'  
    Yw yMC d  
     初始参数： ^f57qc3nF  
     光栅高度：80nm .Cf!5[0E  
     占空比：40% ]9PG"<^k  
     参数范围： 5KfrkZ  
     光栅高度：50nm—150nm FJ^\K+;  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 4K\o2p?4  
     评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 sH>`eqY  
    =~"X/ >'  
    [?hvx}  
     根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 <W>A }}q  
     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。 &CcW(-  
     “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 [V>s]c<4`o  
     在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 m)LI| v  
    C\joDAD  
    10. 优化@193nm结果 * nFzfV  
    }#-@5["-X  
    S>>wf:\ c  
     优化结果： d3|/&gDBK  
     光栅高度：124.2nm Te[v+jgLY,  
     占空比：31.6% :8]8[  
     Ex透过率：43.1% mj&OZ+  
     偏振度：50.0 @?3^ Ks_  
    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。
    6VC|] |*  
    E#_2t)20  
     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。 3 tCTPZy  
     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。 ]8fn1Hx\  
     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。 @HiGc^ X(  
    6%h%h: e  
    11. 300nm到400nm波长范围的优化 x.Egl4b3  
    nGe4IY\-w  
    Z'>UR.g  
     初始参数： 2m]4  
     光栅高度：80nm KS<@;Tt  
     占空比：40% p"c6d'qe  
     参数范围： &A*E)T#>#  
     光栅高度：50nm—150nm m[^ )Q9o}  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 4].o:d;`/  
     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% |!9xL*A  
    Q(cLi:)X2  
    _/z_ X  
     优化结果： B`<}YVA  
     光栅高度：101.8nm ;l~a|KW0  
     占空比：20.9% z@,(^~C_  
     Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） <8;~4"'a  
     偏振对比度：50.0 /&Cq-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。 l"(PP3  
    iN. GC^l  
    12. 结论 /FE+WA}r  
    1;1;-4k7I  
    • 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 8b.k*,r>  
         (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。
    >\^oCbqF}~  
    b@&uwSv  
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