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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
    3JYhF)G  
    案例315（3.1） Me 5Xd|  
    u ,R R|/@  
    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。 [nc-~T+Mo  
    ,3XlX(P  
    1. 线栅偏振片的原理 AQ%B&Q(V1  
    带金属脊的线栅偏振片（如铝，铬等）。 W&~\@j]!D  
    5Ve`j,`=<  
    2. 建模任务 ;*%3J$T+  
    )J^5?A  
    >}T}^F  
     全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 N\l|3~  
     偏振元件的重要特性： c,CcKy;+  
     偏振对比度 o|G'vMph  
     透射率 B4@1WZn<8  
     效率一致性 -kF8ZF  
     线格结构的应用(金属) 2dsXG$-W2  
    MJ"@  
    3. 建模任务：
          x-z方向(截面)            x-y方向(俯视图)
    o5B]?ekpq  
    7Pe<0K)s(  
    4. 建模任务：仿真参数 FEH+ PKSc  
    (H^)wDb  
    偏振片#1: HPMj+xH  
     偏振对比度不小于50@193nm波长 t|urvoz  
     高透过率(最大化) FuC#w 9_  
     光栅周期：100nm(根据加工工艺) ARUzEo gcf  
     光栅材料：钨(适用于紫外波段) z0H+Or  
    偏振片#2: M!YGv   
     偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 A$g'/QM  
     在波长范围内具有5%一致性的高透过率 3/N~`!zeX  
     光栅周期：100nm !'eh@BU;  
     光栅材料：钨 \G0YLV~>P  
    P3!JA)p6a  
    5. 偏振片特性 2= Y8$-  
    |2E:]wT}qg  
     偏振对比度：(要求至少50:1) U?%T~!  
    _z=yt t9D  
    ::p%R@?  
    ;il+C!6zpf  
     一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) 8e5imei  
    6&+}Hhe  
    uZM%F)  
    <a&w$Zc/  
    6. 二维光栅结构的建模 5O(U1 *  
    o)f$ 7.  
    NQxx_3*4O  
     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。 n-9a 0_{k  
     通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 -FF#+Z$  
     通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 V%(T#_E/6  
    >Hu3Guik]  
    H|S hi/  
    !K-qoBqKM  
    7. 偏振敏感光栅的分析 s)jNP\-  
    f?r{Q  
     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。 .,sbqL  
     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) J%]5C}v \  
     此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 #_Zkke~{  
    8. 利用参数优化器进行优化 eiCmd =O7  
    Fh/psd  
    |!81M|H  
     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。 8=@f lK  
     如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 :%gM Xsb  
     在该案例种，提出两个不同的目标： #eF,* d  
     #1:最佳的优化函数@193nm .HN4xL  
     #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 D9  Mst6  
    bk0<i*ju7(  
    9. 优化@193nm |{ =Jp<} s  
    %ikPz~(  
    JqUft=p5  
     初始参数： @Gw.U>"!C  
     光栅高度：80nm R , #szTu  
     占空比：40% e7y,zcbv  
     参数范围： n {\d  
     光栅高度：50nm—150nm *k Tj,&x[  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) Jz4;7/  
     评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 /U,(u9bq  
    ,k1ns?i9KH  
    ~# \{'<  
     根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 gL~3z'$  
     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。 P1z:L  
     “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 IA Ws}xIly  
     在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 &1Y7Ne  
    nXk9 IG(  
    10. 优化@193nm结果 $> ;|  
    wy^mh.= UX  
    sOVpDtZ]LR  
     优化结果： He$v '87]  
     光栅高度：124.2nm ~$ Po3]{s  
     占空比：31.6% D-D8La?0p  
     Ex透过率：43.1% AQtOTT$  
     偏振度：50.0 3s?ZyQy  
    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。
    n^rbc ;}  
    ~c5 5LlO>  
     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。 Rqbz3h~  
     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。 G0kF[8Am  
     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。 <Qr*!-Kc6  
    ;pS+S0U   
    11. 300nm到400nm波长范围的优化 G({5LjgW  
    MR: H3  
    |z8_]o+|r1  
     初始参数： ;dtA-EfOZ  
     光栅高度：80nm <pXOE- G5  
     占空比：40% 3UF^Ff<wo  
     参数范围： Q-A_8  
     光栅高度：50nm—150nm ,S m?2<  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) xnJ#}-.7  
     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% oCLM'\  
    YzJWS|]  
    [vz2< genn  
     优化结果： _v 8u%  
     光栅高度：101.8nm ,$aqF<+;  
     占空比：20.9% ?r*}1WsH  
     Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） gK"(;Jih$  
     偏振对比度：50.0 d|`8\fq  
    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。 uhv_'Q  
    i-#Dc (9  
    12. 结论 0C3Y =F  
    >p#_ L^oZ%  
    • 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 ONZ(0H{ 1$  
         (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。
    _RS CyV  
    hhhxsGyv  
     
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