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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
    I|@%|sTW  
    案例315（3.1） D({% FQ"  
    >A;Mf*E  
    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。 bM; ==W  
    D ]:sR  
    1. 线栅偏振片的原理 c-(,%0G0  
    带金属脊的线栅偏振片（如铝，铬等）。 2I* 7?`  
    esIE i!d  
    2. 建模任务 /ZUKt  
    D4$;jz,,  
    ! av B&Z  
     全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 !-_0I:m  
     偏振元件的重要特性： 5IE2&V  
     偏振对比度 $h"tg9L^)  
     透射率 s{4|eYR  
     效率一致性 }_vE lBh6$  
     线格结构的应用(金属) 0,1:l3iu1M  
    U R>zL3  
    3. 建模任务：
          x-z方向(截面)            x-y方向(俯视图)
    %QCh#v=ks  
    ELZCrh6*  
    4. 建模任务：仿真参数 FctqE/>}I  
    y-w=4_W  
    偏振片#1: GsA/pXx  
     偏振对比度不小于50@193nm波长 $6kVhE!;  
     高透过率(最大化) ^mz&L|h  
     光栅周期：100nm(根据加工工艺) -,C">T%\  
     光栅材料：钨(适用于紫外波段) jCa%(2~iQ7  
    偏振片#2: t;!v jac  
     偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 $1y8gm  
     在波长范围内具有5%一致性的高透过率 -!f)P=S  
     光栅周期：100nm TPH`{  
     光栅材料：钨 ]r8t^bqe  
    (LbAP9Zj#f  
    5. 偏振片特性 kscZ zXv  
    kclClB:PS  
     偏振对比度：(要求至少50:1) Ab ,n^  
    2oyTS*2u_&  
    #9M6 q  
    bw\fKZ  
     一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) ZG:#r\a  
    r2M Iw  
    M0zJGIT~b  
    v]SHude{  
    6. 二维光栅结构的建模 >{?~cNO&  
    &7"a.&*9xX  
    {|nm0vg`A  
     该案例使用一般二维光栅工具，该工具嵌入在VirtualLab光栅工具箱。 (hWr!(>C4]  
     通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 " uf*?m3  
     通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 bL soKe  
    <+I^K 7   
    *5?a% p  
    A(zF[\{]  
    7. 偏振敏感光栅的分析 `B'*ln'r5  
    K(@QKRZ7[  
     可通过“偏振分析器”对偏振敏感光栅进行分析，该工具是VirtualLab光栅工具箱的一部分。 XJ,P8nx  
     偏振片最重要的几个特性可直接进行选择(如偏振度、透射率和反射率) BB@I|)9O(  
     此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 (WZKqt)S"o  
    8. 利用参数优化器进行优化 v'gP,UO-%D  
    ^wNx5t  
    :ZG^`H/X1d  
     利用VirtualLab参数优化器可根据给定的评价函数轻松地对结构参数进行优化。 k]?M^jrm  
     如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 A`_(L|~  
     在该案例种，提出两个不同的目标： ^PA[fL"  
     #1:最佳的优化函数@193nm '?7th>pC  
     #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 m}/LMY  
    GPlAQk  
    9. 优化@193nm 7fRL'I#[@  
    |:yQOq|  
    ?|!167/O  
     初始参数： yZk HBG4  
     光栅高度：80nm -wv5c  
     占空比：40% #vh1QV!Ho  
     参数范围： &* GwA  
     光栅高度：50nm—150nm ]+A>*0#"  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) JA0$Fz  
     评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 Y*nzOD$  
    v l59|W6  
    }%LwaRT  
     根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 SxV(.i'  
     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。 NCbl|v=  
     “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 FD>j\  
     在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 w20E]4"  
    eBiP\  
    10. 优化@193nm结果 3?|gBiX  
    jCdKau&9  
    $mFsf)1]]?  
     优化结果： ^,S\-Uy9  
     光栅高度：124.2nm [ox!MQ+s  
     占空比：31.6% qZRx,^gd  
     Ex透过率：43.1% ~@ a7RiE@  
     偏振度：50.0 #:Z"V8n'  
    优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。
    bSHlR#!6  
    R:=C  
     得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 pl62mp!  
     由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 pcw!e_"+  
     因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 `< 8Fc`;[  
    ,Nl]rmI  
    11. 300nm到400nm波长范围的优化 2{naSiaq  
    xR+=F1y  
    "o#N6Qu71  
     初始参数： 'G z>X :  
     光栅高度：80nm _nu %`?Va  
     占空比：40% <()xO(  
     参数范围： x h[4d  
     光栅高度：50nm—150nm w`XwW#!}@$  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) .&2pZ  
     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% EN@LB2  
    g*8LdH 6mq  
    U!m-{7s$  
     优化结果： 4f,D3e%T|  
     光栅高度：101.8nm !fdni}f)  
     占空比：20.9% -,j J{Y~  
     Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） y@g{:/cmO  
     偏振对比度：50.0 rXo2MX@u  
    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。 X'N 4a  
    !v\m%t|.  
    12. 结论 wqo2iRql  
    N>i1TM2  
    • 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 Wo5G23:xz  
         (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。
    .K^'Q|?  
    Bv"Fx* {W  
     
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