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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
    <$Kv^Y*  
    案例315（3.1） Oh85*3  
    9^h%}>  
    该应用案例说明了两个不同紫外光谱偏振片的参数优化，紫外偏振片具有亚波长线栅结构。两个系统具有不同的功能，如193nm工作波长和以及在期望光谱范围内效率的一致性。 >WS& w;G  
    r{3 `zqo  
    1. 线栅偏振片的原理 (+v*u]w4  
    带金属脊的线栅偏振片（如铝，铬等）。 ^XB8A=xi  
    T1]X   
    2. 建模任务 cNB$g )`  
     V# %spW  
    'ah0IYe  
     全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 2g8P$+;  
     偏振元件的重要特性： ZUI\0qh+  
     偏振对比度 sWCm[HpG  
     透射率 Tsp-]-)  
     效率一致性 '{*>hj5.8  
     线格结构的应用(金属) J7] 60H#P  
    \@t5S  
    3. 建模任务：
          x-z方向(截面)            x-y方向(俯视图)
    ^"#rDP"v  
    *M<=K.*\G  
    4. 建模任务：仿真参数 DyTk<L  
    ZVR 9vw 28  
    偏振片#1: c\ *OId1{;  
     偏振对比度不小于50@193nm波长 nAC#_\  
     高透过率(最大化) UN4) >\Y  
     光栅周期：100nm(根据加工工艺) `*!>79_2C  
     光栅材料：钨(适用于紫外波段) YGmdiY:;1  
    偏振片#2: j7 3@Yi%  
     偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 P&^7wud-sb  
     在波长范围内具有5%一致性的高透过率 E.bbIV6mQ  
     光栅周期：100nm 9>>}-;$  
     光栅材料：钨 25[/'7_"  
    RUtS_Z&  
    5. 偏振片特性 J0! E@   
    M\6v}kUY  
     偏振对比度：(要求至少50:1) i */U.'#  
    Y-{BY5E.  
    $NRb'   
    {xoo9jq-  
     一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) j7+t@DqQ  
    A+DYIS  
    LkB!:+v |B  
    }]?G"f t K  
    6. 二维光栅结构的建模 )fL*Ws6  
    x7@HPf  
    * v]UgPk  
     该案例使用一般二维光栅工具，该工具嵌入在VirtualLab光栅工具箱。 Y\|J1I,Z4  
     通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 "A+F&C>  
     通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 w8ld* z  
    -y.AJ~T  
    3:#rFb  
    .)zISa*Xy  
    7. 偏振敏感光栅的分析 !c($C   
    Q0_W<+`  
     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。 Cw5K*  
     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) EQ $9IaY.  
     此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 VrxH6Y  
    8. 利用参数优化器进行优化 0Wm-` ZA  
    ybO,~TQ  
    d vxEXy  
     利用VirtualLab参数优化器可根据给定的评价函数轻松地对结构参数进行优化。 ~`H<sJ?9  
     如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 j!)p NZW.<  
     在该案例种，提出两个不同的目标： 59]9-1" +  
     #1:最佳的优化函数@193nm 7#3)&"j  
     #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 :n9^:srGZH  
    ~Xw?>&  
    9. 优化@193nm Uroj%xN  
    f|0QN#$  
    #Q7$I.O]  
     初始参数： sdD[`#  
     光栅高度：80nm ,+9r/}K]/  
     占空比：40% >#|Yoc  
     参数范围： #{,IY03  
     光栅高度：50nm—150nm $SR]7GZ  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) p]eD@3Wz  
     评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 ;~1JbP  
    8l0 (6x$  
    v2sU$M  
     根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 `1]9(xwhQ0  
     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。 V}-o): dI|  
     “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 $t}1|q|  
     在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 <LN$[&f#  
    R2W_/fsG  
    10. 优化@193nm结果 qTF>!o #\:  
    ,eCXT=6  
    t7FQ.E,T  
     优化结果： x~eEaD5m%J  
     光栅高度：124.2nm SI5QdX  
     占空比：31.6% >,Z{wxz J  
     Ex透过率：43.1% aM!#  
     偏振度：50.0 )xy6R]_b  
    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。
    yw!`1#3.  
    LP /4e`  
     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。 & jvG]>CS'  
     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。 \ 6 a  
     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。 P.DWC'IBN  
    v19`7qgR(  
    11. 300nm到400nm波长范围的优化 F9w&!yW:  
    W^Y0>W~  
    uD5yw #`  
     初始参数： 926oM77  
     光栅高度：80nm Hc|U@G  
     占空比：40% [rU8 #4.  
     参数范围： :`1g{8.+  
     光栅高度：50nm—150nm ypo=y/!  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) IoOnS)  
     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% /GGu` f  
    8ZfIh   
    \-ws[  
     优化结果： )W|jt/  
     光栅高度：101.8nm A8GlE  
     占空比：20.9% |3ETF|)?  
     Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） 0EXNq*=EE  
     偏振对比度：50.0 }* JMc+!9@  
    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。 ?GU!ke p  
    QPE.b-S  
    12. 结论 e8<nP t`C  
    uf] $@6)  
    • 应用的偏振分析器可以评价偏振光栅与波长和角度的关系。(同样适用于极紫外光谱范围)
    • VirtualLab参数优化工具箱提供了不同的优化方式，用以改善提高光学元件的性能 _!p3M3"$B  
         (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。
    P@`"MNS  
    ygt)7f5  
     
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