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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
    B *vM0  
    案例315（3.1） U.TA^S]`g  
    GfG|&VNlz  
    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。 uEY tE7  
    l,: F  
    1. 线栅偏振片的原理 Qd6FH2Pl  
    带金属脊的线栅偏振片（如铝，铬等）。 %SI'BJ  
    hSMH,^Io$  
    2. 建模任务 % nIf)/2g  
    HDKbF/  
    ckn~#UE=  
     全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 iLz@5Zj8  
     偏振元件的重要特性： 8Y3I0S  
     偏振对比度 } %z   
     透射率 1}37Q&2  
     效率一致性 :KN-F86i  
     线格结构的应用(金属) jal-9NV)!  
    9kojLqCT  
    3. 建模任务：
          x-z方向(截面)            x-y方向(俯视图)
    nm+s{  
    8f7>?BUS,  
    4. 建模任务：仿真参数 ccnK#fn v  
    C>~TI,5a3  
    偏振片#1: OTp]Xe/  
     偏振对比度不小于50@193nm波长 FqifriLN  
     高透过率(最大化) ^(<f/C)i  
     光栅周期：100nm(根据加工工艺) Y~Ifj,\  
     光栅材料：钨(适用于紫外波段) .l|$dE/E  
    偏振片#2: $|@ r!/W  
     偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 bfO=;S]b!  
     在波长范围内具有5%一致性的高透过率 |'.  
     光栅周期：100nm *J{+1Ev~$p  
     光栅材料：钨 <or2  
    L(o15  
    5. 偏振片特性  9a kH  
    m3ff;,  
     偏振对比度：(要求至少50:1) CNIsZ v@Q  
    iOdpM{~*  
    ?}7p"3j'z  
    KU;9}!#  
     一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) �{x7,  
    gJhiGYx  
    WKU=.sY  
    iO[<1?  
    6. 二维光栅结构的建模 LF7SS;&~f  
    %UM *79  
    MPk5^ua:  
     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。 };g"GNy  
     通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 c)tfAD(N8x  
     通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 \?N2=jsu$  
    ??T#QQ  
    akT6^cP^  
    "] iB6  
    7. 偏振敏感光栅的分析 |)81Lz  
    j.kG};f  
     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。 H|D.6^  
     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) X7 w Ky(g  
     此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 E"@wek.-  
    8. 利用参数优化器进行优化 ;6 wA"  
    $A` VYJtt#  
    NCx%L-GPi  
     利用VirtualLab参数优化器可根据给定的评价函数轻松地对结构参数进行优化。 o]:9')5^  
     如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 v}x&?fU `  
     在该案例种，提出两个不同的目标： '{`$#@a.  
     #1:最佳的优化函数@193nm *4Izy14e  
     #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 :@)>r9N  
    1QJL .  
    9. 优化@193nm r9lR|\Ax2U  
    3Y~>qGQwh  
    iIogx8[  
     初始参数： _?OG1t!  
     光栅高度：80nm '=6\v!  
     占空比：40% j+(I"h3  
     参数范围： Q^ (b)>?r;  
     光栅高度：50nm—150nm hL5|69E  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) BSMwdr  
     评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 [PM4k0YC8  
    39|MX21k  
    )Beiu*  
     根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 u4_9)P`]0  
     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。 yA>nli=  
     “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 -GgA&dh  
     在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 (khL-F  
    N"1B/u  
    10. 优化@193nm结果 B+0hzkPY  
    h=%_Ao<x  
    @fV9 S"TcM  
     优化结果： I9Fr5p-%O  
     光栅高度：124.2nm EyLuO-5  
     占空比：31.6% : \}(& >  
     Ex透过率：43.1% 9$m|'$p3sG  
     偏振度：50.0 z"4~P3>{g  
    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。
    3Le{\}-$.  
    orvp*F{7[H  
     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。 M|[oaanY'  
     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。 0C*7K?/  
     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。 8Bg;Kh6B  
    X~i<g?]  
    11. 300nm到400nm波长范围的优化 i2^>vYCsl  
    pU7lnS[  
    Yir [!{  
     初始参数： W8!Qv8rf  
     光栅高度：80nm Lu0x (/  
     占空比：40% S/I/-Bp~  
     参数范围： ^<-+@v*  
     光栅高度：50nm—150nm 3<zp  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ~| 6[j<ziL  
     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% lUiL\~Gq  
    L z1ME(  
    SC])?h-Fw  
     优化结果： ]]juN  
     光栅高度：101.8nm 63~ E#Dt4  
     占空比：20.9% "2T#MO/  
     Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） 5Zva:  
     偏振对比度：50.0 uL/m 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。 bD8Gwi=iiu  
    E`k@{*Hn&  
    12. 结论 .q3/_*  
    <kd1Nrr!p  
    • 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 iRi-cQVy  
         (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。
    P_p<`sC9  
    ?8Cq{  
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