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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 正序阅读 楼主  发表于: 2016-06-01
    %6(\Ki6I  
    案例315（3.1） ;cf$u}+  
    Pa{DB?P  
    该应用案例说明了两个不同紫外光谱偏振片的参数优化，紫外偏振片具有亚波长线栅结构。两个系统具有不同的功能，如193nm工作波长和以及在期望光谱范围内效率的一致性。 )*}\fmOv{  
    EC$F|T0f  
    1. 线栅偏振片的原理 &]a(5  
    带金属脊的线栅偏振片（如铝，铬等）。 di_UJ~  
    ~Zsj@d  
    2. 建模任务 o% +w:u.  
    {P?Ge  
    @XG1d)sE  
     全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 *1v3x:pQ'  
     偏振元件的重要特性： 1.p ?1"4\u  
     偏振对比度 MX~h>v3_R4  
     透射率 H$ nzyooh  
     效率一致性 pRjEuOc  
     线格结构的应用(金属) ]uhG&: }  
    pm+E)z6Yo  
    3. 建模任务：
          x-z方向(截面)            x-y方向(俯视图)
    a`yCPnB(  
    qDG x (d  
    4. 建模任务：仿真参数 M#2<|VUW,  
    P}AwE,&Q  
    偏振片#1: %62|dhl6  
     偏振对比度不小于50@193nm波长 G?F!Z"S  
     高透过率(最大化) #vK99 S2  
     光栅周期：100nm(根据加工工艺) I[Bp}6G  
     光栅材料：钨(适用于紫外波段) O(evlci  
    偏振片#2: Wp = ]YO  
     偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 ,hNs{-*  
     在波长范围内具有5%一致性的高透过率 " xC$Ko _  
     光栅周期：100nm `vt+VUNf  
     光栅材料：钨 =^M Q 4  
    )]Zdaw)X  
    5. 偏振片特性 x s6!NY  
    Se??E+aX  
     偏振对比度：(要求至少50:1) L7 FFa:#  
    SgQmR#5  
    d>J +7ex+  
    b6e 2a/x  
     一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) Ld:-S,2  
    'O~_g5kC  
    a)Ht(*/B  
    M&Q&be84  
    6. 二维光栅结构的建模 9_*3xu<7i  
    CiU^U|~'L  
    8}oe))b  
     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。 }}Q h_(  
     通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 @pvQci  
     通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 mtFC H  
    agoMsxI9  
    ,|+{C~Ojx  
    U>n.+/ss  
    7. 偏振敏感光栅的分析 Rz>@G>b:  
    SPT x-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。 sWA-_4  
     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) \ Ho VS  
     此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 2CtCG8o  
    8. 利用参数优化器进行优化 _NuHz  
    FzsW^u+  
    29@m:=-}7  
     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。 L eUp!  
     如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 0a?[@ -Sz  
     在该案例种，提出两个不同的目标： AA|G &&1y  
     #1:最佳的优化函数@193nm K#v@bu:'  
     #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 jxw8jo06:  
    k fOd|-  
    9. 优化@193nm ywjD.od"v  
    #)DDQ?D  
    7'{%djL  
     初始参数： w &^Dbme  
     光栅高度：80nm e oFM  
     占空比：40% p)7U%NMc(*  
     参数范围： a$11u.\q+  
     光栅高度：50nm—150nm j}%C;;MPH  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) tp V61L   
     评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 &fxyY (  
    Em<J{`k6  
    pR:cnkVF  
     根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 Qmv8T ^+  
     通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 {y!77>Q/  
     “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 Xs4G#QsA J  
     在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 ui*CA^ Y  
    f,+ONV]5Tt  
    10. 优化@193nm结果 ]waCYrG<sY  
    |msQ  
    6~Zq  
     优化结果： s\ ]Rgi>w  
     光栅高度：124.2nm 9jUm0B{?  
     占空比：31.6% {M0pq3SL*t  
     Ex透过率：43.1% wGpw+O  
     偏振度：50.0 H?pWyc<,  
    优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。
    D7N` %A8   
    0 KWi<G1  
     得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 %X\rP,  
     由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 '$CJZ`nt  
     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。 J@9E20$  
    L_YY,  
    11. 300nm到400nm波长范围的优化 (Bfy   
    z:tu_5w!,  
    ZsDn`8  
     初始参数： ~ @s$  
     光栅高度：80nm jDM^e4U.l  
     占空比：40% \tg}K0E?R5  
     参数范围： ]?2&d[  
     光栅高度：50nm—150nm Gm LKg >%  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) d,).O  
     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% }"9jCxXL  
    x42m+5/  
    N|WR^MQD  
     优化结果： ,W<mz7Z(@  
     光栅高度：101.8nm \Mod4tQ  
     占空比：20.9% ~%:23mIk  
     Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） !Zf)N_k  
     偏振对比度：50.0 8h7z  
    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。 ]2B=@V t,  
    U_c9T>=  
    12. 结论 J\kv}v  
    t[cZ|+^]  
    • 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 [VwoZX:  
         (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。
    Mi"dFx^Md  
    {p(.ck ze+  
     
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