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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
    S?H qrf7<  
    案例315（3.1） xqVIw!J?/}  
    ;;17 #T2  
    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。 L{1PCs36c  
    ~RM_c  
    1. 线栅偏振片的原理 :EC[YAK+D  
    带金属脊的线栅偏振片（如铝，铬等）。 ! "^//2N+,  
    JOq&(AZe  
    2. 建模任务 O ~bzTn  
    &ZPyZj  
    J16(d+  
     全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 r^"pLzAx  
     偏振元件的重要特性： -[lOf  
     偏振对比度 z!9w Lo^r  
     透射率 !_1RQ5]^  
     效率一致性 /9u12R*<  
     线格结构的应用(金属) 7OZjLD{ID  
    6c#1Do(W+  
    3. 建模任务：
          x-z方向(截面)            x-y方向(俯视图)
    P_c9v/  
    <yE d'Z  
    4. 建模任务：仿真参数 [%6"UH r  
    `oH6'+fT`;  
    偏振片#1: G Y ]bw  
     偏振对比度不小于50@193nm波长 .GDNd6[K7  
     高透过率(最大化) %,5_]bGvb  
     光栅周期：100nm(根据加工工艺) K<w$  
     光栅材料：钨(适用于紫外波段) #ruL+- 8!<  
    偏振片#2: $~.'Tnk)  
     偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 !.5,RIf  
     在波长范围内具有5%一致性的高透过率 q6>%1~?  
     光栅周期：100nm ^5*9BwH`  
     光栅材料：钨 w'D=K_h  
    vZt48g  
    5. 偏振片特性 0W >,RR)  
    `GT{=XJfY  
     偏振对比度：(要求至少50:1) _0e;&2')  
    r5aOQ  
    r5\|%5=J  
    3At%TA:  
     一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) n[`FoY  
    sM'%apM#  
    'e06QMp@  
    ).1 F0T  
    6. 二维光栅结构的建模 S6Fn(%T+9  
    Vq<\ix Ri  
    6w:M_tDM  
     该案例使用一般二维光栅工具，该工具嵌入在VirtualLab光栅工具箱。 u IGeSd5B  
     通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 a@V`EEZ  
     通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 rOd~sa-H  
    N3g\X  
    +(3U_]Lu  
    .a`(?pPr,  
    7. 偏振敏感光栅的分析 +&h<:/ V  
    #)N}F/Od^  
     可通过“偏振分析器”对偏振敏感光栅进行分析，该工具是VirtualLab光栅工具箱的一部分。 a$ FO5%o  
     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) `8D}\w<eI  
     此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 _B5v&# h(.  
    8. 利用参数优化器进行优化 GY,HEe]2r  
    w4e(p3  
    &`IC 3O5  
     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。 E1-BB  
     如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 )Cfk/OnRd  
     在该案例种，提出两个不同的目标： P4S]bPIp  
     #1:最佳的优化函数@193nm G :JQ_w  
     #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 $,9A?'  
    ^J-\s_)"  
    9. 优化@193nm %qqX-SF0C  
    K/Qo~  
    zo~5(O@  
     初始参数： YA[\|I33  
     光栅高度：80nm #.^A5`k  
     占空比：40% Q&A^(z}  
     参数范围： aBonq]W  
     光栅高度：50nm—150nm sV`!4 u7%}  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) u#"L gG.X  
     评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 ^\ocH|D  
    6w Y6* R  
    *kE<7  
     根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 R *uwp'@  
     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。 [Y_CRxa\u  
     “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 T@)|0M  
     在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 6A9 r{'1  
    qPG>0 O  
    10. 优化@193nm结果 kI|7o>}<   
    ]n9gnE  
    o1zKns?  
     优化结果： ]Ll<Z  
     光栅高度：124.2nm nkAS]sC  
     占空比：31.6% E6Uiw]3  
     Ex透过率：43.1% (AI 4a+  
     偏振度：50.0 }lP'bu  
    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。
    AkE(I16Uy~  
    fS#I?!*}  
     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。 ZtLZW/`  
     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。 j}fu|-  
     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。 9 m`VIB  
    }@H(z  
    11. 300nm到400nm波长范围的优化 -b`O"Ck*  
    { usv*Cm  
    '`nf7b(  
     初始参数： mx3p/p  
     光栅高度：80nm 64R~ $km  
     占空比：40% sRkPXzK  
     参数范围： Yw_^]:~  
     光栅高度：50nm—150nm EwX:^1f  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) |Jpi|'  
     评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% !}pvrBS  
    ~,O&A B  
    o@47WD'm  
     优化结果： eOUv#F  
     光栅高度：101.8nm !<#,M9 EA&  
     占空比：20.9% E,p4R%:$@1  
     Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） *mtS\J  
     偏振对比度：50.0 IJ E{JH  
    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。 6O0CF}B*  
    fuao*L]  
    12. 结论 m:x<maP# E  
    -4!S?rHwd+  
    • 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 ;@$v_i   
         (如Downhill-Simplex-algorithm)
    • 通过选择合适的评价函数(包括参数权重)可使优化更加合理化，并满足独立的要求。
    }$X/HK  
    fZka$ 4  
     
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