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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
    oEJYAKN  
    案例315（3.1） IVY{N/ 3|  
    S W; %2  
    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。 $v \@mW*R  
    pVN) k  
    1. 线栅偏振片的原理 SI"y&[iw  
    带金属脊的线栅偏振片（如铝，铬等）。 '.$va<  
    T*3>LY+bb  
    2. 建模任务 /$-Tg)o5i  
    ?7|6jTIs  
    8n'"RaLQ8  
     全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 $>*TO1gb+  
     偏振元件的重要特性： P \k5%  
     偏振对比度 ,Nk{AiiN  
     透射率 9*&RvsrX  
     效率一致性 Et0[HotO  
     线格结构的应用(金属) ZvVrbj&  
    ;;{!wA+"D  
    3. 建模任务：
          x-z方向(截面)            x-y方向(俯视图)
    Ex`!C]sQ  
    bf*VY&S- T  
    4. 建模任务：仿真参数 3*<?'O7I0  
    lO+6|oF0  
    偏振片#1: +=o?&  
     偏振对比度不小于50@193nm波长 @!np 0#  
     高透过率(最大化) :*<UCn""  
     光栅周期：100nm(根据加工工艺) }<7S% ?TY  
     光栅材料：钨(适用于紫外波段) dd> qy  
    偏振片#2: @w[2 BaDt  
     偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 CtO;_ ;eD'  
     在波长范围内具有5%一致性的高透过率 *= ;M',nx  
     光栅周期：100nm mh7JPbX|  
     光栅材料：钨 Z8xKg  
    ==XO:P  
    5. 偏振片特性 xp68-&  
    ;&$Nn'~a  
     偏振对比度：(要求至少50:1) H="E#AC%8/  
    sc)}r_|g  
    WJ[ybzVj  
    -RK R. ,  
     一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) N)0V6q"  
    ^f?>;,<&  
    y(92Th$  
    .KeZZLH  
    6. 二维光栅结构的建模 ]ML(=7z"  
     ze_q+Z  
    ?P>3~3 B  
     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。 a\]g lw\;  
     通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 L!l`2[F|  
     通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 "MX9h }7  
    E/5/5'gBJO  
    BSd\Sg4  
    [19QpK WM  
    7. 偏振敏感光栅的分析 uJ@C-/BD!M  
    *kM^l!<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。 /UP1*L  
     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) kH|cB!?x  
     此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 u,&[I^WK`C  
    8. 利用参数优化器进行优化 (_.0g}2  
    d:&=|kKw  
    U5!~ @XjG>  
     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。 kh5VuXpe  
     如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 wRsh@I<  
     在该案例种，提出两个不同的目标： P7D__hoE  
     #1:最佳的优化函数@193nm L,7+26XV"B  
     #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 2Q81#i'Cm  
    1/J3 9Y~+  
    9. 优化@193nm f:u3fL  
    Bh0hUE  
    4Uzx2   
     初始参数： &cuDGo.  
     光栅高度：80nm s1kG:h2|$  
     占空比：40% HB:VpNFn  
     参数范围： "xxt_  
     光栅高度：50nm—150nm ^=.QQo||B  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) HpGI\s  
     评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 '5; /V  
    1wTPT,k  
    EgB$y"fs  
     根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 e,8[fp-7  
     通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 Ef2i#BoZ  
     “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 T6^ H%;G  
     在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 !E.CpfaC  
    kC8M2|L  
    10. 优化@193nm结果 @0[#XA_>  
    1ww#]p`1  
    J2avt  
     优化结果： 5!jU i9  
     光栅高度：124.2nm 0hv}*NYd  
     占空比：31.6% a,`f`;\7N%  
     Ex透过率：43.1% f3oGB*5>  
     偏振度：50.0 8D:0Vhx\I  
    优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。
    3!qp+i)?  
    Y DWV=/  
     得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 Wz&[ cj  
     由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 9?38/2kX4  
     因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 &qMt07  
    d]r?mnN W  
    11. 300nm到400nm波长范围的优化 pz0Q@n/X  
    +rWcfXOHM  
    /{%p%Q[X  
     初始参数： -J]j=  
     光栅高度：80nm }-N4D"d4o  
     占空比：40% '4e, e|r  
     参数范围： H{U(Rt]K  
     光栅高度：50nm—150nm kkU#0p?7  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 5KgAY;|  
     评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% z{wZLqG  
    . /@C  
    tFvXVfml  
     优化结果：  `;HZO8  
     光栅高度：101.8nm a?1lj,"~R  
     占空比：20.9% TW~%1G_v  
     Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） %pj T?G7  
     偏振对比度：50.0 !$pnE: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，尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 _ZHDr[  
    }P\J?8  
    12. 结论 1<D^+FC4b,  
    &hu3A)%  
    • 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 y"Ios:v@-  
         (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。
    9][A1 +"  
    zXaA5rZO  
     
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