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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
    _jTwiuMS-  
    案例315（3.1） O}MZ-/z=o~  
    b H"}w$!>r  
    该应用案例说明了两个不同紫外光谱偏振片的参数优化，紫外偏振片具有亚波长线栅结构。两个系统具有不同的功能，如193nm工作波长和以及在期望光谱范围内效率的一致性。 <r<Dmn|\a  
    _}zo /kDA  
    1. 线栅偏振片的原理 UW hn1N  
    带金属脊的线栅偏振片（如铝，铬等）。 Z>x7|Q3CX  
    *5y W  
    2. 建模任务 g=xv+e  
    6Lg!L odu  
    =! N _^cb  
     全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 U=F-] lD  
     偏振元件的重要特性： F?b'L JS  
     偏振对比度 [A"H/Qztk  
     透射率 Nmp>UE,7[  
     效率一致性 p@/(.uE  
     线格结构的应用(金属) ]-um\A4f  
    8 "_Bq  
    3. 建模任务：
          x-z方向(截面)            x-y方向(俯视图)
    H DF"]l;  
    \P l,' 1%  
    4. 建模任务：仿真参数 )W8L91-  
    OL=ET)Y  
    偏振片#1: .Vo"AuC}  
     偏振对比度不小于50@193nm波长 3@^>#U   
     高透过率(最大化) TBZ-17+  
     光栅周期：100nm(根据加工工艺) #\pP2  
     光栅材料：钨(适用于紫外波段) d7"U WY^  
    偏振片#2: &Y,Q>bu  
     偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 :[Qp2Gg O\  
     在波长范围内具有5%一致性的高透过率 bZ>&QM  
     光栅周期：100nm D =r-  
     光栅材料：钨 F!7f_m0=  
    Opv1B2  
    5. 偏振片特性 CAUijMI@  
    ;Z ]<S_#-  
     偏振对比度：(要求至少50:1) ?R;nL{  
    >ik1]!j]Lv  
    iV?` i  
    %z*29iKlI  
     一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) m[Z6VHn  
    Z-(} l2\  
    `$S^E !=  
    ?k{|Lk  
    6. 二维光栅结构的建模 bh6d./  
    w`L~#yu  
    QXdaMc+Ck  
     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。 Dd| "iA  
     通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 dh&W;zs  
     通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 TdQ ]G2  
    Rl_.;?v"!  
    tM&n3MWQ  
    $ZQ"({<w<g  
    7. 偏振敏感光栅的分析 "hWJ3pi{o{  
    pT4qPta,2  
     可通过“偏振分析器”对偏振敏感光栅进行分析，该工具是VirtualLab光栅工具箱的一部分。 sN m,Fmuz:  
     偏振片最重要的几个特性可直接进行选择(如偏振度、透射率和反射率) CN7 k?JO<  
     此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 !w q4EV  
    8. 利用参数优化器进行优化 RCI4~q  
    |~SE"  
    R6`*4z S  
     利用VirtualLab参数优化器可根据给定的评价函数轻松地对结构参数进行优化。 np\st7&f6  
     如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 @ ]f3| >I  
     在该案例种，提出两个不同的目标： T^~)jpkw  
     #1:最佳的优化函数@193nm <EtUnj:qK8  
     #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 <B!'3C(P  
    H+a~o=/cR  
    9. 优化@193nm zI:(33)  
    - yoAxPDW  
    rFo\+//  
     初始参数： UP\C"\  
     光栅高度：80nm lR:?uZ$  
     占空比：40% WSQ[.C  
     参数范围： U^[<  
     光栅高度：50nm—150nm D?^540,b  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) LfEvc2 v=g  
     评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 czI{qi5N  
    9 ~~qAoD  
    dIk' pA^d  
     根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 AYcgi  
     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。 id^|\hDR  
     “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 F?z<xL@  
     在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 |8H_-n  
    ob E:kNE9  
    10. 优化@193nm结果 0#QKVZq2>  
    -0$:|p?@^  
    @lS==O-`f  
     优化结果： i'HPRY  
     光栅高度：124.2nm 1 tPVP  
     占空比：31.6%  R:~(Z?  
     Ex透过率：43.1% zOB !(R  
     偏振度：50.0 qe$33f*  
    优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。
    zsDocR   
    ~wOTjz  
     得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 R2rsJ  
     由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 GW3>&j_!d  
     因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 |jT2W  
    _1  p DA  
    11. 300nm到400nm波长范围的优化 ~.Cv DJy  
    w9f _b3  
    O2.' -  
     初始参数： 3pSj kS|?>  
     光栅高度：80nm ]]TqP{H  
     占空比：40% wiJRCH  
     参数范围： TQf L%JT  
     光栅高度：50nm—150nm ^gOww6$<  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) U\jb"  
     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% qZ*f%L(  
    M+poB+K.  
    mu[Op*)  
     优化结果： @TzvT3\q  
     光栅高度：101.8nm B>z?ClH$R  
     占空比：20.9% ]78!!G[`  
     Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） /[ K_ &  
     偏振对比度：50.0 M-J<n>hl  
    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。 *}cSE|S%  
    ?^u^im  
    12. 结论 eY,O@'"8`  
    {\G `]r-cM  
    • 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 &gn-Wb?  
         (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。
    V}" g~=  
    CqFeF?xd8h  
     
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