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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
    CL7Nr@  
    案例315（3.1） D>wZ0p b-  
    8}BBOD  
    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。 J^3H7 ]  
    CHaE;olo  
    1. 线栅偏振片的原理 . \5$MIF  
    带金属脊的线栅偏振片（如铝，铬等）。 >[*4Tjg  
    0-2"FdeQU  
    2. 建模任务 s\0Ko1  
    -)w]a{F  
    );}t&}  
     全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 4Nmea-!*  
     偏振元件的重要特性： \3PE+$  
     偏振对比度 oO=o|w|T  
     透射率 !E& MBAKy  
     效率一致性 CB*/ =Y  
     线格结构的应用(金属) O]nT>;PXX  
    U=!@Db5k~  
    3. 建模任务：
          x-z方向(截面)            x-y方向(俯视图)
    E8-53"m  
    V_a)jJ  
    4. 建模任务：仿真参数 FrZ]=:  
    ^ @.G,u  
    偏振片#1: VO`"<  
     偏振对比度不小于50@193nm波长 d5U; $q{o  
     高透过率(最大化) g#W_S?  
     光栅周期：100nm(根据加工工艺) *_)E6Y?9  
     光栅材料：钨(适用于紫外波段) y(8d?]4:_  
    偏振片#2: Zg $Tf  
     偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 3ps,uozj  
     在波长范围内具有5%一致性的高透过率 V-vlTgemwc  
     光栅周期：100nm G :4;y7  
     光栅材料：钨 A8dI:E+$  
    SFO&=P:U  
    5. 偏振片特性 _+zVpZ  
    (fXq<GXAn/  
     偏振对比度：(要求至少50:1) T"W9YpZ  
    6GKT yN  
    oCJbkt=  
    :dDxxrs"  
     一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) my,x9UPs  
    R=35 7^[R  
    ahp1!=Z-=  
    \GHOg.P  
    6. 二维光栅结构的建模 ;c)! @GoA  
    cV]y=q 6  
    Ed=}PrE  
     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。 'rx?hL3VW  
     通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 .&(8(C  
     通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 U_*3>Q  
    2f`xHI/@fj  
    c * 1S}us  
    tw86:kYEz  
    7. 偏振敏感光栅的分析 tDU}rI8?  
    6J;i,/ky  
     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。 Bbs5f@E  
     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) +:y&{K  
     此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 Ps7_-cH  
    8. 利用参数优化器进行优化 *+~D+_,  
    lE a W7j  
    %1Jd ^[W  
     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。 k.{G&]r{  
     如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 J=P;W2L  
     在该案例种，提出两个不同的目标： s*+ZYPk  
     #1:最佳的优化函数@193nm Z^+a*^w~{  
     #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 r./z,4A`  
    .xnQd^qoac  
    9. 优化@193nm 7*g(@d  
    2MT_#r_  
    Zx9.pFc"  
     初始参数： .m!s". ?[  
     光栅高度：80nm r?afv.@L2  
     占空比：40% IrUi E q  
     参数范围： R ^^ 1/%  
     光栅高度：50nm—150nm Vs|sw  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) `rq<jtf+  
     评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 7p !zp9|  
    iBS0rT_  
    L77EbP`P  
     根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 `%%?zgY  
     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。 v0u\xX[H;  
     “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 QglYU  
     在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 w. vY(s  
    Gzj3Ka  
    10. 优化@193nm结果 +&?'KZ+Z_v  
    j]#wrm  
    `TAcZl=8  
     优化结果： Q{8qm<0g  
     光栅高度：124.2nm !HvGlj@(|  
     占空比：31.6% )I?RMR  
     Ex透过率：43.1% 8 `o{b"l+  
     偏振度：50.0 z6Fun  
    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。
    G u6[{u  
    :"y0oCu7`W  
     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。 FE>3 D1\  
     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。 .r(^h/IF  
     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。 |zT%$  
    R&#[6 r(h  
    11. 300nm到400nm波长范围的优化 ~DK F%}E  
    CN-4-  
    $e>/?Ss  
     初始参数： |}%(6<  
     光栅高度：80nm d RHlx QUn  
     占空比：40% HqB|SWyK  
     参数范围： 9N<*S'Z  
     光栅高度：50nm—150nm 6xyY+  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) }z8{B3K  
     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% `3]Rg0g&Xe  
    5Zzr5 WM  
    ^P]?3U\nj  
     优化结果： _`slkw P.  
     光栅高度：101.8nm >pN;J)H  
     占空比：20.9% `:V}1ioX5  
     Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） G OH  
     偏振对比度：50.0 /*AJ+K._  
    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。 9e0C3+)CY  
    r[6#G2  
    12. 结论 Ng?apaIi@~  
    @Q/x&BV  
    • 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 8e]z6:}'E  
         (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。
    vYYS .ve  
    <j{0!J@:  
     
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