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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
    ,`geOJn'  
    案例315（3.1） IkCuw./  
    V}y]<  
    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。 DY2*B"^  
    u/=hueR<^  
    1. 线栅偏振片的原理 ^r~[ 3NT  
    带金属脊的线栅偏振片（如铝，铬等）。 K43%9=sM  
    1K Vit{  
    2. 建模任务 kL8rqv^  
    b A+_/1C  
    1T!o`*  
     全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 q?!HzZ  
     偏振元件的重要特性： P< OH{l  
     偏振对比度 #9,8{ O"  
     透射率 BUXE s0]Lv  
     效率一致性 'z|Da&d P  
     线格结构的应用(金属) /4x\}qvU  
    v>8.TE~2  
    3. 建模任务：
          x-z方向(截面)            x-y方向(俯视图)
    Y`g oV  
    D Q.4b  
    4. 建模任务：仿真参数 Q(& @ra!{  
    j_<qnBeQ  
    偏振片#1: UarLxPQ  
     偏振对比度不小于50@193nm波长 lHM+<Z  
     高透过率(最大化) {H)7K.hQN  
     光栅周期：100nm(根据加工工艺) VrIN.x  
     光栅材料：钨(适用于紫外波段) ]0UYxv%]  
    偏振片#2: C.?^] Y  
     偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 m.D8@[y  
     在波长范围内具有5%一致性的高透过率 WARiw[  
     光栅周期：100nm /a\i  
     光栅材料：钨 w)7y{ya$  
    7 yE\,  
    5. 偏振片特性 6kAAdy}ck  
    \Oq2{S x\  
     偏振对比度：(要求至少50:1) Mt.Cj;h@^[  
    +La2-I  
    _=HaE&  
    cZVx4y%kz  
     一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) pX &bX_F{  
    MT!Y!*-5  
    riW9l6s'  
    DO~ D?/ia  
    6. 二维光栅结构的建模 &~*](Ma  
    ~vXbh(MX  
    f1vD{M ;  
     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。 F\eQV<  
     通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 }u;K<<h:  
     通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 Jl_W6gY"Z  
    %`i*SF(gV  
    0OO[@Ht  
    t=B1yvE "  
    7. 偏振敏感光栅的分析 !q&Td  
    [q|W*[B:@  
     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。 iqlb,8  
     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) +zh\W9  
     此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 )Fx]LeI;  
    8. 利用参数优化器进行优化 S%- kN;  
    O}i+ 1  
    kWW2N0~$  
     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。 `df!-\#  
     如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 V/#Ra  
     在该案例种，提出两个不同的目标： !7DDPJ~  
     #1:最佳的优化函数@193nm x$q}lJv_  
     #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 k9%o{Uzy  
    1 ^|#QMT  
    9. 优化@193nm # Wi?I =,  
    :\[l~S  
    ht>%O7  
     初始参数： ,ayEZ#4.m  
     光栅高度：80nm ]In7%Qb  
     占空比：40% j&X&&=   
     参数范围： fG1iq<~  
     光栅高度：50nm—150nm N# }A9t  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) -6+7&.A+  
     评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 ?9t4>xKn  
    Q0(6n8i  
    H^|TV]^;N  
     根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 F `7 v  
     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。 8xENzTR  
     “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 :.5l  
     在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 KRL.TLgq)  
    ?Kgb-bXB  
    10. 优化@193nm结果 -gvfz&Lz  
    5QiQDQT}5  
    9)7$UQY  
     优化结果： LWCFCkx%  
     光栅高度：124.2nm :EOai%i  
     占空比：31.6% TR3U<:  
     Ex透过率：43.1% t8-P'3,Q$  
     偏振度：50.0 6C VH)=%  
    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。
    Dnd; N/9  
    ]L~NYe9  
     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。 (T*$4KGV  
     由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 &:l-;7d  
     因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 Y'iI_cg  
    yMWh#[phH  
    11. 300nm到400nm波长范围的优化 2 `>a(  
    MS\vrq'_  
    y.lWyH9  
     初始参数： d%|l)JF*5  
     光栅高度：80nm b=r3WkB6  
     占空比：40% p=:Vpg<!  
     参数范围： N`Q.u-'  
     光栅高度：50nm—150nm r>(,)rs(l  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 94-BcN  
     评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% o*)Sg6Yk  
    -8^qtB  
    Qn8xe,  
     优化结果： [uU!\xe  
     光栅高度：101.8nm AtJ{d^  
     占空比：20.9% Ysu\CZGX  
     Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） KFbB}oId  
     偏振对比度：50.0 bVUIeX'  
    优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求，尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 ;(?tlFc  
    }PJsPIa3j  
    12. 结论 os{ iY  
    !Q[v"6?  
    • 应用的偏振分析器可以评价偏振光栅与波长和角度的关系。(同样适用于极紫外光谱范围)
    • VirtualLab参数优化工具箱提供了不同的优化方式，用以改善提高光学元件的性能 /-p!|T}w  
         (如Downhill-Simplex-algorithm)
    • 通过选择合适的评价函数(包括参数权重)可使优化更加合理化，并满足独立的要求。
    D#LV&4e>.E  
    l$/pp  
     
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