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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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    离线infotek_vlf
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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2016-06-01
    `W8dayZt  
    案例315（3.1） #`4ma:Pj  
    zW^@\kB0D  
    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。 kSw.Q2ao  
    [nlW}1)46  
    1. 线栅偏振片的原理 FiqcM-Af4  
    带金属脊的线栅偏振片（如铝，铬等）。 uIvE~<  
    R@r"a&{/  
    2. 建模任务 `=Hh5;ep  
    U.G**v  
    !}^ {W)h[  
     全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 ]f q.r  
     偏振元件的重要特性： ^1S(6'a#  
     偏振对比度 JQ8wL _C>  
     透射率 v7/qJ9l  
     效率一致性 `:A`%Fg8<  
     线格结构的应用(金属) Bn/ {J  
    D[)g-_3f6<  
    3. 建模任务：
          x-z方向(截面)            x-y方向(俯视图)
    6nRD:CH)X  
    i1 ?H*:]  
    4. 建模任务：仿真参数 }4kd=]Nk  
    T?c:z?j_9  
    偏振片#1: nrMm](Y45  
     偏振对比度不小于50@193nm波长 ;%AK< RT  
     高透过率(最大化) >T4.mB7+>  
     光栅周期：100nm(根据加工工艺) snV,rZ  
     光栅材料：钨(适用于紫外波段) F"3PP ~  
    偏振片#2: 8hi|F\$_h  
     偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 -lm\~VZT3  
     在波长范围内具有5%一致性的高透过率 (AdQ6eGMb  
     光栅周期：100nm ]-& ehW  
     光栅材料：钨 Qe=!'u.nL  
    +I7n6s\  
    5. 偏振片特性 ;z>)&F  
    _d&FB~=  
     偏振对比度：(要求至少50:1) ,&!Txyye  
    QOkPliX  
    ajW[}/)  
    k9.2*+vvg  
     一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) .Kr?vD^nG  
    WLEjRx  
    !~cTe!T  
    m6)8L?B   
    6. 二维光栅结构的建模 g#;w)-Zj  
    -U(T  
    eW]K~SPd7  
     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。 T"XP`gk  
     通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 37Z:WJ?  
     通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 { D1.  
    ao<@a{G  
    }.O2xZ;}]'  
    g6k@E,cI_  
    7. 偏振敏感光栅的分析 XS]=sfN  
    !L+*.k:  
     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。 vW 0m%  
     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) CEE`nn  
     此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 52BlFBNV  
    8. 利用参数优化器进行优化 {mMrD 5  
    oBQr6-nZ  
    $6T*\(;T@A  
     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。 q3B#rje>h  
     如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 Jeyy Z=  
     在该案例种，提出两个不同的目标： C+$dm)M/q  
     #1:最佳的优化函数@193nm eZ y)>.6Z  
     #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 u<./ddC  
    HjV3PFg  
    9. 优化@193nm 3HC aZ?Ry'  
     cpp0Y^  
    BDyOX6  
     初始参数： )R+@vh#Q<$  
     光栅高度：80nm MVK='  
     占空比：40% r>sk@[4h  
     参数范围： _) 2fXG!  
     光栅高度：50nm—150nm IM}T2\tZ}  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ?&ThMWl  
     评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 .G#S*L  
    a1B_w#?8  
    B5aFt ;Vj  
     根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 #Na3eHT  
     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。 |f&)@fUI  
     “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 9 W> <m[O  
     在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 r}MXXn,f  
    ?h"+q8&  
    10. 优化@193nm结果 0~Ot  
    B@` 87  
    xWD=",0+  
     优化结果： `h/j3fmX?  
     光栅高度：124.2nm mdR:XuRD"t  
     占空比：31.6% 8E"Ik ~  
     Ex透过率：43.1% f@T/^|`mh  
     偏振度：50.0 G0Smss=K  
    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。
    1+v&SU  
    e'mm42  
     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。 u{yENZ^P  
     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。 2cr~/,YY  
     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。 ge9j:S{  
    G2U=*|  
    11. 300nm到400nm波长范围的优化 W)ihk\E  
    mK5<;$  
    3'8B rK  
     初始参数： /<vbv  
     光栅高度：80nm KlDW'R $  
     占空比：40% tbF>"?FY/  
     参数范围： nellN}jYsM  
     光栅高度：50nm—150nm o {Sc  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 1w/1k6`0  
     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% ;ajCnSmR  
    N^pTj<M<g  
    *P_(hG&c  
     优化结果： s3kHNDdC  
     光栅高度：101.8nm pw" !iG}  
     占空比：20.9% at]=SA  
     Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） 0m $f9b|Q?  
     偏振对比度：50.0 u~7mH  
    优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求，尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 Ikql  
    im|( 4 f  
    12. 结论 M?Tb9c?`  
    W\:!v%C  
    • 应用的偏振分析器可以评价偏振光栅与波长和角度的关系。(同样适用于极紫外光谱范围)
    • VirtualLab参数优化工具箱提供了不同的优化方式，用以改善提高光学元件的性能 &[$qA  
         (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。
    ]/hF!eO  
    kg?[   
     
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