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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
    g``S SU  
    案例315（3.1） ![eipOX  
    ]1I-e2Q-J  
    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。 - <tTT  
    *r|1 3|k  
    1. 线栅偏振片的原理 ;Q[E>j?w=  
    带金属脊的线栅偏振片（如铝，铬等）。 f*^bV_  
    _P%PjFQ)  
    2. 建模任务 ZbH_h]1$D  
    kc2 8Q2  
    ; NO#/  
     全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 -.-@|*5  
     偏振元件的重要特性： L\"eE'A  
     偏振对比度 ;)ERxMun  
     透射率 FR\r/+n:t0  
     效率一致性 N1U.1~U  
     线格结构的应用(金属) GbvbGEG  
    v2YU2-X[  
    3. 建模任务：
          x-z方向(截面)            x-y方向(俯视图)
    V2g"5nYT  
    %2beoH'  
    4. 建模任务：仿真参数 V h5\'Sn  
    sBNqg~HwB?  
    偏振片#1: 0;w84>M  
     偏振对比度不小于50@193nm波长 ]puDqu5!  
     高透过率(最大化) upq3)t_  
     光栅周期：100nm(根据加工工艺) .m xc~  
     光栅材料：钨(适用于紫外波段) msOE#QL6a  
    偏振片#2: J?jxD/9Yb  
     偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 e'fo^XQn[  
     在波长范围内具有5%一致性的高透过率 {RD9j1  
     光栅周期：100nm N_(-\\mq  
     光栅材料：钨 +hs:W'`%  
    Ia:M+20n  
    5. 偏振片特性 V Y@`)  
    D"{%[;J  
     偏振对比度：(要求至少50:1) s1X?]A  
    Ctk1\quz  
    VI.Cmw~S  
    U?EXPi61Z  
     一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) :1~4X  
    qporH]J-E  
    xg;F};}5$  
    m5W':vM  
    6. 二维光栅结构的建模 K'[kl'  
    HLqDI lL  
    <co:z<^lqu  
     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。 |WgFLF~k  
     通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 yEVnG` 1  
     通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 cxIAI=JK  
    p;mV?B?oAQ  
    ~SwGZ  
    k~JTQh*,w  
    7. 偏振敏感光栅的分析 M0]J `fL@  
    ]Bz.6OR  
     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。 hF1Lj=x  
     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) = jTC+0u  
     此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 WHRBYq_  
    8. 利用参数优化器进行优化 >Hd!o"I  
    SOS|3q_`  
    _iu^VK,}  
     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。 V@`%k]k  
     如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 /K<>OyR?  
     在该案例种，提出两个不同的目标： k:&B b"  
     #1:最佳的优化函数@193nm ^j1i CL!  
     #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 :S+Bu*OyH  
    NH'QMjL)  
    9. 优化@193nm ?VyiR40-Cx  
    9CZ EP0i7  
    GvL\%0Ibx  
     初始参数： +0:]KG!Zs.  
     光栅高度：80nm sDkO!P  
     占空比：40% 6L-3cxqf\  
     参数范围： \M*c3\&~,e  
     光栅高度：50nm—150nm YIHGXi<"n  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) :T#f&|Gg;  
     评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 #_:%Y d  
    jori,"s  
    ra1_XR}  
     根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 8P} a  
     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。 l^__oam  
     “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 U bh)}G,Mg  
     在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 >{"E~U  
    :7s2M  
    10. 优化@193nm结果 gbFHH,@  
    )c.!3n/pb  
    ZD<e$PxxCd  
     优化结果： 3.Jk-:u %m  
     光栅高度：124.2nm :79u2wSh  
     占空比：31.6% _ F2ofB'  
     Ex透过率：43.1% w%%*3[--X  
     偏振度：50.0 z#d*Odc  
    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。
    $WsyAUl  
    2xv[cpVi  
     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。 $/Llzpvny  
     由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 QF$s([  
     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。 |zy` ]p9  
    dfXBgsc6i  
    11. 300nm到400nm波长范围的优化 HzAw rC  
    L!Gpk)}[i  
    <4-g2.\  
     初始参数： `F_R J.g*p  
     光栅高度：80nm 5GURfG3{  
     占空比：40% 3E!3kSh|  
     参数范围： t* =i8`8  
     光栅高度：50nm—150nm |Pv)&'B"  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) BoHNni  
     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% C-^8;xd  
    $Q=S`z=  
    B3E}fQm )  
     优化结果： Axla@  
     光栅高度：101.8nm ]#W9l\  
     占空比：20.9% $NBQv6#:  
     Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间）  CxrsP.  
     偏振对比度：50.0 3s#/d,+  
    优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求，尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 ]ts^h~BZ$  
    Z5@E|O&  
    12. 结论 D_BdvWSxj  
    r%`3*<ALV)  
    • 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 8k^1:gt^  
         (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。
    ?2K~']\S  
    2|${2u`$&y  
     
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