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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
    sJ)Pj?"\?  
    案例315（3.1） o51jw(wO  
    Z"'tJ3Y.~  
    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。 ioS(;2F  
    =!|= Y@  
    1. 线栅偏振片的原理 %C(^v)"  
    带金属脊的线栅偏振片（如铝，铬等）。 \TXCq@  
    $"]*,=-X  
    2. 建模任务 Kh2!c+Mw  
    T0P_&E@X  
    p v*n.U6  
     全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 ju?D=n@i  
     偏振元件的重要特性： %13V@'e9  
     偏振对比度 !%%(o%bi~  
     透射率 &>%9JXU  
     效率一致性 Eh&HN-&  
     线格结构的应用(金属) yMbg1+:   
    XhG3Of-6  
    3. 建模任务：
          x-z方向(截面)            x-y方向(俯视图)
    GbN|!,X1m  
    +yo1&b R/  
    4. 建模任务：仿真参数 use` y^c  
    eww/tGa  
    偏振片#1: _mn2bc9M  
     偏振对比度不小于50@193nm波长 Z`Sbq{Kx  
     高透过率(最大化) X[KHI1@w  
     光栅周期：100nm(根据加工工艺) w [7vxQ!-  
     光栅材料：钨(适用于紫外波段) &i?>mt  
    偏振片#2: x 2Cp{+}  
     偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 %T'<vw0  
     在波长范围内具有5%一致性的高透过率 eJwHeG  
     光栅周期：100nm p;<brwN  
     光栅材料：钨 ,c9K]>8m`  
    V+&C_PyC  
    5. 偏振片特性 #J09Eka;J  
    wmnh7'|0u  
     偏振对比度：(要求至少50:1) %uy5la  
    Vmf !0-  
    - HiRXB  
    ==)q{e5  
     一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) n!$zO{P  
    C6{\^kG^j2  
    $;%k:&\f  
    7F@#6  
    6. 二维光栅结构的建模 }*9mNE  
    cHjnuL0fsy  
    G=l-S\0@  
     该案例使用一般二维光栅工具，该工具嵌入在VirtualLab光栅工具箱。 X/' t1  
     通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 |g,99YIv>  
     通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 ].r~?9'/  
    N(=Z4Nk5  
    R7ze~[oF  
    e'0BP,\f_}  
    7. 偏振敏感光栅的分析 * faG0le  
    "9bd;Tt:  
     可通过“偏振分析器”对偏振敏感光栅进行分析，该工具是VirtualLab光栅工具箱的一部分。 FH7h?!|t  
     偏振片最重要的几个特性可直接进行选择(如偏振度、透射率和反射率) [h[@? 8vB  
     此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 NY3.?@Z  
    8. 利用参数优化器进行优化 {7Q)2NC  
    G3_HX<|f*  
    I)wc&>Lc  
     利用VirtualLab参数优化器可根据给定的评价函数轻松地对结构参数进行优化。 @Tz}y"VG  
     如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 *BFG{P  
     在该案例种，提出两个不同的目标： &-zW1wf  
     #1:最佳的优化函数@193nm ^e\H V4s  
     #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 7X`]}z4g  
    Bx 9v2x.  
    9. 优化@193nm iV2v<ap.n  
    PB(I3R9  
    v1}9i3Or#  
     初始参数： F0x'^Z}Q;  
     光栅高度：80nm 'B yB1NL  
     占空比：40% A} v;uNS]  
     参数范围： _ 2 oZhJ  
     光栅高度：50nm—150nm :Fh#"<A&&  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) {j[a'Gb  
     评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 #G!\MYfQt  
    7 F> a&r  
    SQs+4YJ  
     根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 qN\?cW'  
     通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 / ?Hq  
     “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 C8t;E`  
     在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 _Nacqa  
    fR>"d<;T  
    10. 优化@193nm结果 MnTJFo"  
    s a{x.2/o}  
    AjD? _DPc  
     优化结果： *b8AN3!  
     光栅高度：124.2nm H7%q[O  
     占空比：31.6% %sCG}? y  
     Ex透过率：43.1% _qa9wK/  
     偏振度：50.0 10IX8 4  
    优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。
    t$z 5m<8  
    bJoP@s  
     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。 weC.k x   
     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。 ~$d(@T&  
     因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 COA*Q  
    `z$=J"%? y  
    11. 300nm到400nm波长范围的优化 bXi(]5  
    ]w_JbFmT  
    H5Bh?mw2  
     初始参数： yb6gYN  
     光栅高度：80nm >u+%H vzc  
     占空比：40% QjOY1Xze  
     参数范围： bF'Jm*f  
     光栅高度：50nm—150nm )F+wk"`+6  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) r;_*.|AH  
     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% w@WPp0mny  
    \+j:d9?  
    mO2u9?N  
     优化结果： <w3_EO  
     光栅高度：101.8nm M>d^.n  
     占空比：20.9% y({lE3P  
     Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间）  kMZo7 y  
     偏振对比度：50.0 5,J.$Sax  
    优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求，尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 '| p"HbJ  
    a66Ns7Rb  
    12. 结论 fd$nAE  
    $8}'h  
    • 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 35J VF*z  
         (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。
    =q}Z2 OoYh  
    ^hcK&  
     
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