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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
    M@78.lPS  
    案例315（3.1） Jhr3[A  
    u+,  
    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。 g/e2t=qP  
    fg0zD:@rA  
    1. 线栅偏振片的原理 $]S*(K3U ~  
    带金属脊的线栅偏振片（如铝，铬等）。 jun$C Y4  
    z(_#C s  
    2. 建模任务  `\#J&N  
    H.]rH,8  
    =?gDM[t^  
     全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 dhmZ3~cW>  
     偏振元件的重要特性： `_5{: 9N$  
     偏振对比度 ^Jdji:  
     透射率 N3QDPQ  
     效率一致性 >]S-a-|Bp  
     线格结构的应用(金属) 6-h(305A  
    H m Z*  
    3. 建模任务：
          x-z方向(截面)            x-y方向(俯视图)
    }  cQ` L  
    `KUl XS(  
    4. 建模任务：仿真参数 AvEd?  
     hNF.  
    偏振片#1: wDz}32wB  
     偏振对比度不小于50@193nm波长 %Y*]eLT>  
     高透过率(最大化) rq_0"A  
     光栅周期：100nm(根据加工工艺) 0L|D1_k[  
     光栅材料：钨(适用于紫外波段) o!>h Q#h  
    偏振片#2: 68-2EWq  
     偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 s\A4y "  
     在波长范围内具有5%一致性的高透过率 Y5?OJO{h"  
     光栅周期：100nm T?V!%AqY:  
     光栅材料：钨 BEnIyVU;L  
    ;@l5kdZx`  
    5. 偏振片特性 c&a.<e3mL  
    TW5Pt{X= f  
     偏振对比度：(要求至少50:1) kcN#g- 0  
    X6<%SJC  
    b'$fr6"O1  
    8|Vm6*TY&p  
     一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) 1^_V8dm)  
    =9y&j-F  
    o/5loV3h  
    Nr#" 5<W  
    6. 二维光栅结构的建模 KR sY `[Y  
    5svM3  #  
    `37$YdX  
     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。  4fa2_  
     通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 1aBQ.-E-  
     通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 $Y9Wzv3Ra  
    vm Y*K  
    ;;? Zd  
    !au%D?w  
    7. 偏振敏感光栅的分析 7r,h[9~e  
    @dx$&;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。 '|^<|S_+K  
     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) 1]% ]"JbV  
     此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 Dj(!i1eQNZ  
    8. 利用参数优化器进行优化 $++SF)G1]_  
    ipdGAG  
    g:]X '%Ub  
     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。 0JS#{EDh+  
     如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 Q@w=Jt<  
     在该案例种，提出两个不同的目标： {]V+C=`  
     #1:最佳的优化函数@193nm hX&Jq%{oa  
     #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 Z/~7N9?m(  
    FvVR \a  
    9. 优化@193nm Xah-*]ET  
    /_.1f|{B  
    1b4/  
     初始参数： 9~ JeI/  
     光栅高度：80nm g ;To}0H  
     占空比：40% rIJv(&l  
     参数范围： R-lpsvDDL2  
     光栅高度：50nm—150nm Wd<|DmSy  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) Vnvfu!>(  
     评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 AaX][2y8  
    D,sb {N  
    x}B_;&>&"_  
     根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 MQvk& AX  
     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。 uXkc07 r'  
     “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 nXFPoR)T  
     在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 5eJMu=UpR  
    ilr'<5 rq  
    10. 优化@193nm结果 i}E&mv'  
    gof'NT\c  
    $-ICTp  
     优化结果： `m7w%J.>n  
     光栅高度：124.2nm )g ; !IL  
     占空比：31.6% odaCKhdk  
     Ex透过率：43.1% i4s_:%+  
     偏振度：50.0 Is1(]^EE*  
    优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。
    ayK?\srw  
    pb5q2|u`h  
     得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。  'VzYf^  
     由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 >pRC$'Usx  
     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。 vtu!* 7m  
    WkUV)/j  
    11. 300nm到400nm波长范围的优化 8o%g2 P9.  
    [8v>jQ)  
    m]D3ec\K'  
     初始参数： XSoHh-  
     光栅高度：80nm -J' 0qN!  
     占空比：40% CEHtr90P  
     参数范围： DqN<bu2  
     光栅高度：50nm—150nm 0Q4i<4 XW  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) > Sc/E}3  
     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% u}Q cyG^  
    s9aa _Th  
    *-\qO.4\  
     优化结果： Xdl7'~k  
     光栅高度：101.8nm YHQvx_0yP  
     占空比：20.9% >_'0 s  
     Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间）  e gdbv  
     偏振对比度：50.0 mIh >8))E  
    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。 8_:j.(n  
    YU,fx<c  
    12. 结论 "J"RH:$v  
    Rx,5?*b$  
    • 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 dng^#|X)?  
         (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。
    _MLbJ  
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