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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
    !pF KC)  
    案例315（3.1） %yS`C"ZQ)  
    F?+Uar|-a  
    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。 o#KPrW`XJ/  
    Kr+Bt y  
    1. 线栅偏振片的原理 Xbsj:Ko]]U  
    带金属脊的线栅偏振片（如铝，铬等）。 D3ZT''  
    /hA}9+/  
    2. 建模任务 TnZc.  
    ^0 ,&R\e+  
    ;]O 7^s#v  
     全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 !]jNVg  
     偏振元件的重要特性： j_YZ(: =  
     偏振对比度 L{o >D"  
     透射率 Hhce:E@K  
     效率一致性 ko7-%+0|]  
     线格结构的应用(金属) Ow&'sR'CX  
    ?-6x]l=]  
    3. 建模任务：
          x-z方向(截面)            x-y方向(俯视图)
    dA MilTo  
    [b)K@Ha  
    4. 建模任务：仿真参数 ?6l,   
    *F4G qX3  
    偏振片#1: OB? 79l  
     偏振对比度不小于50@193nm波长 "l2N_xX;  
     高透过率(最大化) yI)RG OV  
     光栅周期：100nm(根据加工工艺) '=G<)z@k  
     光栅材料：钨(适用于紫外波段) WTy8N  
    偏振片#2: xr7<(:d  
     偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 " :nVigw&  
     在波长范围内具有5%一致性的高透过率 ;]`NR  
     光栅周期：100nm vng8{Mx90*  
     光栅材料：钨 AQBx k[  
    b3HTCO-,fC  
    5. 偏振片特性 #.t$A9'  
    G4`sRaT.  
     偏振对比度：(要求至少50:1) /Z9`uK  
    fN? Lz%z3  
    /-<m(72wF  
    ;hJ/t/7  
     一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) A"T. nqB^y  
    J;]@?(  
    ~Sem_U`G  
    {CyPcD'$s  
    6. 二维光栅结构的建模 KL_}:O68  
    0o'ML""j  
    `LHfAXKN  
     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。 EpS8,[w  
     通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 =rtA{g$)+  
     通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 h,jAtL!  
    k~EPVJh"  
    o5G"J"vxe  
    ^DCv-R+ p  
    7. 偏振敏感光栅的分析 c o%_~xO  
     ,8 NEnB  
     可通过“偏振分析器”对偏振敏感光栅进行分析，该工具是VirtualLab光栅工具箱的一部分。 Dp |FyP_w  
     偏振片最重要的几个特性可直接进行选择(如偏振度、透射率和反射率) o%JIJ7M  
     此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 V$F.`O!hfi  
    8. 利用参数优化器进行优化 Ak-7}i  
    2]3Jb{8FI>  
    \iE9&3Ie  
     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。 ~E|V{z%  
     如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 }c#/1J7  
     在该案例种，提出两个不同的目标： vgp%;-p(  
     #1:最佳的优化函数@193nm /F9lW}pd  
     #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 U\GZ  
    %[CM;|?B4  
    9. 优化@193nm *t*&Q /W  
    "^e?E:( 3  
    rxk{Li<9  
     初始参数： A =#-u&l  
     光栅高度：80nm h9smviU7u  
     占空比：40% Lj1 @yokB  
     参数范围： 1E_Ui1[  
     光栅高度：50nm—150nm Qi]Z)v{^  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) L;t~rW!1  
     评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 A|OC?NZY  
    X35U!1Y\  
    54DR.>O  
     根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 zi[M{bm  
     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。 S&) >w5*]U  
     “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 3NZFW{u  
     在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 xVX||rrh  
    Yf`.Cq_:  
    10. 优化@193nm结果 '*Mb .s"  
    9+Hb`  
    _%%"Y}  
     优化结果： Z_WTMs:x!  
     光栅高度：124.2nm zW`koRH@  
     占空比：31.6% X[Gk!d r#  
     Ex透过率：43.1% G QBN-Qv  
     偏振度：50.0 ]lYEJ`  
    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。
    ]H7Mx\  
    ?t P/VL  
     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。 BtApl)q#  
     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。 ,PxQ[CGg  
     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。 eH*b -H[  
    zm"g,\.d  
    11. 300nm到400nm波长范围的优化 Y. tFqzo3  
    y.<Y]m  
    / {~h?P}  
     初始参数： ]}y'3aW  
     光栅高度：80nm [ [CXMbD`*  
     占空比：40% ]arskmB]  
     参数范围： Sylsp%A  
     光栅高度：50nm—150nm Y &+/[ [  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) dV  
     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% #;]F:TlR  
    2` qXD fD`  
    J :(\o=5 5  
     优化结果： shZ<j7gqI  
     光栅高度：101.8nm @!O{>`  
     占空比：20.9% RyD$4jk+T"  
     Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） @ xr   
     偏振对比度：50.0 PaJwM%s)L  
    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。 - Sgp,"a  
    X+@,vCC  
    12. 结论 1 to<at-NN  
    XjU;oh4:.  
    • 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 Mp=+*I[  
         (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。
    7?] p\`  
    RVx<2,['  
     
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