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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
    5Ww,vSCV)  
    案例315（3.1） p3mZw lO  
    p_&B+ <z  
    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。 *n&Sd~Mg  
    phf{b+'#X  
    1. 线栅偏振片的原理 \mJR^t  
    带金属脊的线栅偏振片（如铝，铬等）。 eZ[Qhrc  
    Db*b"/]  
    2. 建模任务 (}>)X]  
    AA=rjB9  
    '<<@@.(f  
     全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 %$Py@g  
     偏振元件的重要特性： S hy.:XI  
     偏振对比度 [f  lK  
     透射率 =>3,]hnep  
     效率一致性 Q%?%zuU  
     线格结构的应用(金属) s[h;9 I1w  
    uM\\(g}  
    3. 建模任务：
          x-z方向(截面)            x-y方向(俯视图)
    xZ`vcS(  
    " j?xgV  
    4. 建模任务：仿真参数 ILH[q>  
    3gVU#T [[  
    偏振片#1: _RxnB?  
     偏振对比度不小于50@193nm波长 SC4jKm2  
     高透过率(最大化) _xi &%F/  
     光栅周期：100nm(根据加工工艺) uuF~+=.|  
     光栅材料：钨(适用于紫外波段) .|07IH/Di{  
    偏振片#2: +4T.3Njjn  
     偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 &K9RV4M5  
     在波长范围内具有5%一致性的高透过率 kv2o.q  
     光栅周期：100nm !]A/ID0K  
     光栅材料：钨 V( 0Y   
    4xalm  
    5. 偏振片特性 ;R2A>f~  
     ?f'`b<o  
     偏振对比度：(要求至少50:1) 8$47Y2r@  
    R[v<mo[s  
    $yj*n;  
    ]:?S}DRG  
     一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) 4 Sk@ v  
    ,%xat`d3,3  
    is^R8a  
    _4SZ9yu  
    6. 二维光栅结构的建模 PX&}g-M9  
    A&v Qtd  
    %'e$N9zd  
     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。 tS3&&t  
     通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 ^z, B}Nz  
     通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 ip{ b*@K  
    #>lbpw  
    PlA#xnq#  
    ZTfW_0   
    7. 偏振敏感光栅的分析 V62lN<M  
    z~p!7q&g  
     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。 r<srTHGL o  
     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) }u0&>k|y  
     此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 ,d_rK\J  
    8. 利用参数优化器进行优化 X_D-K F  
    Xf7]+  
    30Qp:_D  
     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。 ]K>bSK^TX  
     如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 o::9M_;  
     在该案例种，提出两个不同的目标： f!5w+6(  
     #1:最佳的优化函数@193nm zlQBBm;fE  
     #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 lcReRcjm  
    5pY|RV6:  
    9. 优化@193nm -OD&x%L*{3  
    |+sAqx1IF  
    ls9Y?  
     初始参数： 3jJV5J'"  
     光栅高度：80nm p*YV*Arv  
     占空比：40% b{-|q6  
     参数范围： J n2QvUAZ&  
     光栅高度：50nm—150nm X#ha*u~U  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) UMD\n<+cG,  
     评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 gPd ,  
    7!Im|7Ty  
    })uyq_nz  
     根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 ?/sn"~"  
     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。 jll|y0  
     “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 j8^ #698X  
     在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 u:W/6QS  
    "66#F  
    10. 优化@193nm结果 a7u*d`3X=  
    I|;zGmg#k  
    4JO 16  
     优化结果： *u,&?fCl  
     光栅高度：124.2nm ?GLCd7TP  
     占空比：31.6% KZAF9   
     Ex透过率：43.1% zO$r   
     偏振度：50.0 y[S9b (:+  
    优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。
    LZs'hA<L  
    J#3[,~  
     得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 YG0b*QBY~  
     由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 x6Gl|e[jv  
     因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 `0q=Z],  
    w r,+9uK  
    11. 300nm到400nm波长范围的优化 G6x'Myg I  
    z?|bs?HKS  
    4,Uqcw?!F'  
     初始参数： #a tL2(wJ  
     光栅高度：80nm -*J!Ws(9  
     占空比：40% /"~UGn]R  
     参数范围： t pxk8Ys  
     光栅高度：50nm—150nm .V UnOdI  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) S-7C'dc  
     评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% 9 p^gF2?k  
    a gL@A  
    Q~' \oWz  
     优化结果： -'*<;]P+.  
     光栅高度：101.8nm plJUQk  
     占空比：20.9% 4mX?PKvbn  
     Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） [!uVo>Q4  
     偏振对比度：50.0 ,zK E$  
    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。 Co=Bq{GY  
    {L.uLr_?e  
    12. 结论 ^%LyT!y  
    :c8d([)$  
    • 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 K,U8vc  
         (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。
    'W("s  
    Y Ztd IG  
     
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