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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
    TF=k(@9J?  
    案例315（3.1） G#w^:UL  
    ,\lY Px\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。 \\S/ NA  
    tL~,ZCQz  
    1. 线栅偏振片的原理 [0u.}c;(  
    带金属脊的线栅偏振片（如铝，铬等）。 m_m8c8{Y  
    rFmKmV  
    2. 建模任务 %j'G.*TD  
    pw,O"6J*  
    : 8^M5}  
     全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 7m:|u*ij2~  
     偏振元件的重要特性： 7uPZuXHxcu  
     偏振对比度 a)!![X?\  
     透射率 .tRr?*V|l  
     效率一致性 ?P""KVp o  
     线格结构的应用(金属) <0u\dU  
    v2hZq-q  
    3. 建模任务：
          x-z方向(截面)            x-y方向(俯视图)
    6<x~Mk'u)  
    EBoGJ_l  
    4. 建模任务：仿真参数  8]q  
    H2qf'  
    偏振片#1: ~+O`9&  
     偏振对比度不小于50@193nm波长 jR{-  
     高透过率(最大化) JEWL)  
     光栅周期：100nm(根据加工工艺) |[S90Gw]  
     光栅材料：钨(适用于紫外波段) FXP6zHsV  
    偏振片#2: gi6g"~%@q1  
     偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 #z ON_[+s9  
     在波长范围内具有5%一致性的高透过率 >Z+"`"^o}  
     光栅周期：100nm U;xu/xDRi  
     光栅材料：钨 n*4lz^LR  
    NO-k-  
    5. 偏振片特性 LHh5 v"zjG  
    {<qF}i:V  
     偏振对比度：(要求至少50:1) >i "qMZ  
    ! z11" c  
    !FTNmyM~F  
    *GQDfs`m  
     一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) .VT;H1#  
    +R-h ,$\=7  
    d1v<DU>M  
    <W>++< -  
    6. 二维光栅结构的建模 W'a(oI  
    %2f//SZ:  
    gtiEhCF2W  
     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。 .%=V">R  
     通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 ? ^M /[@  
     通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 {esJ=FV\  
    >F1G!#$0  
    vCw<G6tD  
    qO-9 x0v#  
    7. 偏振敏感光栅的分析 -LtK8wl^  
    .XXW|{  
     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。 (n,u|}8Y  
     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) <aJ $lseG  
     此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 Ck\7F?S  
    8. 利用参数优化器进行优化 #05jC6  
    >M]6uf  
    {C3U6kKs;R  
     利用VirtualLab参数优化器可根据给定的评价函数轻松地对结构参数进行优化。 S,)d(g3>  
     如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 62)d22  
     在该案例种，提出两个不同的目标： E@-ta):  
     #1:最佳的优化函数@193nm OS-sk!  
     #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 Z(j{F<\jS  
    1B|8ZmFJj  
    9. 优化@193nm +TK3{5`!Ae  
    jjRUL.  
    B z^|SkEit  
     初始参数： z-dFDtiA  
     光栅高度：80nm F.tfgW(A@  
     占空比：40% %Y]=1BRk}  
     参数范围： _]b3,% 2  
     光栅高度：50nm—150nm y%S1ZT ScO  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) hfqqQ!,l!  
     评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 :_ROJ  
    )KE [!ofD  
    ~e `Bq>  
     根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 [U>@,BH  
     通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 K=dR%c(  
     “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 sV/l5]b]  
     在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 8S]".  
    :IMdN}(L  
    10. 优化@193nm结果 \8S ~c8Z~  
    %<"}y$J  
    *4S-z&,.c  
     优化结果： Fk "Ee&H)(  
     光栅高度：124.2nm 4[yIOs  
     占空比：31.6% =^&%9X  
     Ex透过率：43.1% ]0c+/ \b&  
     偏振度：50.0 08s_v=cF  
    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。
    .1yT*+`  
    6KHN&P  
     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。 BHA923p?  
     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。 s&a1y~rv  
     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。  R'}95S<  
    |&3x#1A  
    11. 300nm到400nm波长范围的优化 c$:1:B9\  
    WOLuw%  
    ^03j8Pc-c  
     初始参数： b|xpNd-  
     光栅高度：80nm yNg9X(U  
     占空比：40% 59r_#(uo  
     参数范围： OFk8>"|  
     光栅高度：50nm—150nm @%/]Q<<q  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 2S"Nf8>zp  
     评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% P>i%7:OMZA  
    6at1bQ$  
    ^EELaG  
     优化结果： Wy .IcWK  
     光栅高度：101.8nm 8uNULob  
     占空比：20.9% \OILWQ[/  
     Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） l<g5yYyf  
     偏振对比度：50.0 mLh kI!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，尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 uo\ .7[1  
    d}'U?6 ob  
    12. 结论 N_eX/ux  
    Q=mI 9  
    • 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 *NFg;<:j  
         (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。
    xu5ia|gYz7  
    dCyqvg6u  
     
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