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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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    离线infotek_vlf
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    只看楼主 正序阅读 楼主  发表于: 2016-06-01
    k Fv\V   
    案例315（3.1） , >Y. !  
    T Uhp  
    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。 U[d/ `  
    A(_AOoA'  
    1. 线栅偏振片的原理 3M{!yPlj  
    带金属脊的线栅偏振片（如铝，铬等）。 x$CpUy{6  
    oSNB\G<  
    2. 建模任务 ->wY|7  
    d_J?i]AP|'  
    cNC\w%  
     全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 [2w3c4K  
     偏振元件的重要特性： 9BI5qHEp  
     偏振对比度 ^FgNg'"[3  
     透射率 ^a; V-US  
     效率一致性 Te'^O,C)y$  
     线格结构的应用(金属) j-gLX  
    +Smv<^bW  
    3. 建模任务：
          x-z方向(截面)            x-y方向(俯视图)
    VR?7{3  
    UEo,:zeN[  
    4. 建模任务：仿真参数 {N5g52MN  
    *B}vYX  
    偏振片#1: 'G(N,vu[@  
     偏振对比度不小于50@193nm波长 #BS]wj2#  
     高透过率(最大化) VK`_ Qc#B  
     光栅周期：100nm(根据加工工艺) UQ|0Aqwq  
     光栅材料：钨(适用于紫外波段) _zh}%#6L  
    偏振片#2: =@pm-rI|-  
     偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 e::5|6x  
     在波长范围内具有5%一致性的高透过率 Y@eHp-[  
     光栅周期：100nm lk.Q6saI1  
     光栅材料：钨 ]p'Qk  
    CcY.8|HT  
    5. 偏振片特性 i`&yPw  
    1\YX|  
     偏振对比度：(要求至少50:1) n_Um)GI>  
    C,2IET  
    8g>jz 8  
    _Fl]zs<  
     一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) -D:J$d 6R<  
    RB/[(4  
    CyG@  
    4L!{U@ '  
    6. 二维光栅结构的建模 Jr17pu(t  
    D{N1.rSxv  
    { w!}:8p  
     该案例使用一般二维光栅工具，该工具嵌入在VirtualLab光栅工具箱。 w41#? VC/  
     通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 tHoFnPd\|  
     通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 nr&G4t+%Hv  
    qgZ(o@\  
    QQ2xNNF[  
    e}[$ =  
    7. 偏振敏感光栅的分析 t ?bq ~!X  
    =m}{g/Bk  
     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。 Ix:aHl  
     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) yr sP'th  
     此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 Fi5,y;]R  
    8. 利用参数优化器进行优化 $Z{ fKr  
    sK?[ 1BI  
    A1Q]KS@  
     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。 r}hj,Sq'  
     如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 M8juab%y  
     在该案例种，提出两个不同的目标： {g/\5Z\b  
     #1:最佳的优化函数@193nm s ^)W?3t]  
     #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 Tr@`ozp8  
    Mqc[IAcd]  
    9. 优化@193nm 0w+hf3K+:  
    #{h4lte  
    q,:\i+>K*  
     初始参数： 0A 4(RLGg  
     光栅高度：80nm VKN^gz  
     占空比：40% h)y"?Jj  
     参数范围： $~D`-+J  
     光栅高度：50nm—150nm $oxPmELtpe  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ;7m>40W  
     评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 $wN'mY  
    /o|@]SAe.  
    7FMHz.ZRE  
     根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 9MHb<~F  
     通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 R4IFl z  
     “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 #h r!7Kc;N  
     在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 +,|-4U@dl  
    i(c2NPbX  
    10. 优化@193nm结果 MH !CzV&  
    3Ji,n;QLm  
    %{HqF>=~  
     优化结果： 'kh%^_FH7  
     光栅高度：124.2nm r`S]`&#}(  
     占空比：31.6% hlUF9}  
     Ex透过率：43.1% ,%KB\;1mn'  
     偏振度：50.0 '|]zBpz  
    优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。
    &UzZE17R  
    dvL'>'g  
     得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 P%/+?(?  
     由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 8AefgjE  
     因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 sL\|y38'  
    MnX2sX|  
    11. 300nm到400nm波长范围的优化 B]Zsn`n  
    @EZXPU  
    t8P>s})[4  
     初始参数： Xp{gh@#dr  
     光栅高度：80nm f ~Fus  
     占空比：40% LZoth+:  
     参数范围： 1%-?e``.  
     光栅高度：50nm—150nm ;l`8w3fDt  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) CLYcg$V  
     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% . }=;]=  
    xE)pj|  
    H/L3w|2+  
     优化结果： vW4 f3(/  
     光栅高度：101.8nm Wc]Fg9E  
     占空比：20.9% 3aDma/  
     Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） .4^Paxz  
     偏振对比度：50.0 |RjjP 7  
    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。 ;ib~c,  
    He]F~GXP  
    12. 结论 sP+S86 u  
    +'KM~c?]  
    • 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 &c\8` # 6  
         (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。
    Jz|(B_U  
    Lte\;Se.tu  
     
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