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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
    8wV`mdKN  
    案例315（3.1） [4w*<({*  
    ,<k%'a!B  
    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。 C~Hhi-Xl)  
    M0yv= g  
    1. 线栅偏振片的原理 sKCYGt$  
    带金属脊的线栅偏振片（如铝，铬等）。 9HB+4q[  
    =WT&unw}  
    2. 建模任务 __!LTpp  
    F42<9)I  
    ulE5lG0c  
     全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 tq}MzKI*  
     偏振元件的重要特性： 4O<sE@X  
     偏振对比度 $GP66Ev  
     透射率 pT{is.RM  
     效率一致性 By waD?  
     线格结构的应用(金属) _B>'07D0  
    [Do^EJ  
    3. 建模任务：
          x-z方向(截面)            x-y方向(俯视图)
    i\<S ;  
    d a<>a  
    4. 建模任务：仿真参数 aq)g&.dw?  
    9 ,:#Q<UM  
    偏振片#1: M287Z[  
     偏振对比度不小于50@193nm波长 7Xx3s@  
     高透过率(最大化) ?7}ybw3t]  
     光栅周期：100nm(根据加工工艺) C$q};7b1N  
     光栅材料：钨(适用于紫外波段) >TMd1? ,  
    偏振片#2:  9u^M{6  
     偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 (<YBvpt4>  
     在波长范围内具有5%一致性的高透过率 EB| iW2'  
     光栅周期：100nm U0t|i'Hx  
     光栅材料：钨 T%% 0W J  
    ~Oa$rqu%m  
    5. 偏振片特性 BBM[Fy37!}  
    b"WF]x|^  
     偏振对比度：(要求至少50:1) e8rZP(g&g  
    qCg<g  
    %cLS*=MO  
    =* G3Khz!  
     一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) 8T1zL.u>q  
    o3V\   
    FY^2 Y  
    V:w%5'^3  
    6. 二维光栅结构的建模 N"}>);r  
    T? Kh '  
    ?HJh;96B  
     该案例使用一般二维光栅工具，该工具嵌入在VirtualLab光栅工具箱。 gu3iaM$W  
     通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 &nDXn|  
     通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 TKM^  
     tPQ|znB|  
    w%.hALN5-C  
    & ?xR  
    7. 偏振敏感光栅的分析 jB(+9?;1${  
    Qn7T{ BW  
     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。 @Wc5r#  
     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) n1J u =C  
     此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 :~ pGHl  
    8. 利用参数优化器进行优化 g E _+r  
    ZA+dtEE=f9  
    Xd=KBB[r?  
     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。 RqgN<&g?  
     如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 iI{L>  
     在该案例种，提出两个不同的目标： <Cv(@A->  
     #1:最佳的优化函数@193nm S7)qq  
     #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 |]4!WBK  
    H}$7c`;q  
    9. 优化@193nm nS04Ha  
    }3^m>i*8  
    I )rO|  
     初始参数： .Q%Hi7JMi  
     光栅高度：80nm l::q F 0  
     占空比：40% *Jgi=,!m  
     参数范围： y6nP=g|')>  
     光栅高度：50nm—150nm <%m YsaM  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) eCYPd-d  
     评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 mY.v:  
    &]DB-t#\  
    |tGUx*NN  
     根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 Z1eT> 6|]r  
     通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 g}NO$?ndg  
     “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 ^+SE_-+]  
     在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 Z^_qXerjP  
    kJJT`Ba&/  
    10. 优化@193nm结果 TI'v /=;)  
    m+0yf(w  
    k ucbI_  
     优化结果： UDHWl_%L  
     光栅高度：124.2nm 1uAjy(y  
     占空比：31.6% S MWXP  
     Ex透过率：43.1% ob\-OMNs@  
     偏振度：50.0 hx9{?3#  
    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。
    'OsZD?W{  
    S@/{34,  
     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。 8:$h&aBI  
     由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 } ?j5V  
     因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 IMkE~0x4</  
    |NuMDVd+s  
    11. 300nm到400nm波长范围的优化 FJ_7<4ET  
    cLV*5?gVO  
    k7^hc th  
     初始参数： (QDKw}O2b  
     光栅高度：80nm 7%y$^B7{  
     占空比：40% zmo2uUEd  
     参数范围： Ix-Mp   
     光栅高度：50nm—150nm ye(b 7CX  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) )0VL$A  
     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% "+(|]q"W  
    4>d4g\Z0L  
    iFd !ED  
     优化结果： F w 0m(7  
     光栅高度：101.8nm Ymz/:  
     占空比：20.9% z`wIb  
     Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） Fi/iA%,  
     偏振对比度：50.0  6:zPWJB  
    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'D%eQI,V  
    }u_D{bz  
    12. 结论 C?\(?%B  
    |V a:*3u  
    • 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 #AJW-+1g.=  
         (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。
    KN}#8.'>3  
    (/A.,8Ad  
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