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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
    [@rZ.Hsl  
    案例315（3.1）  3i?{E ^  
    hAfRHd  
    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。 GaSk &'n$Y  
    T d4/3k  
    1. 线栅偏振片的原理 lh7{2WQ  
    带金属脊的线栅偏振片（如铝，铬等）。 yf3%g\k  
    AcrbR&cvG  
    2. 建模任务 !b rN)b)f  
    k1$|vzMh  
    %a8'6^k  
     全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 UmiW_JB  
     偏振元件的重要特性： iWCN2om  
     偏振对比度 ?5$\8gZ  
     透射率 | (v/>t  
     效率一致性 gO*cX&  
     线格结构的应用(金属) 89`AF1  
    ^5 F-7R8Q  
    3. 建模任务：
          x-z方向(截面)            x-y方向(俯视图)
    6\\B{%3R2  
    x@v,qF$K  
    4. 建模任务：仿真参数 _AI2\e  
    vFL3eu#  
    偏振片#1: }s}b]v  
     偏振对比度不小于50@193nm波长 udp&U+L  
     高透过率(最大化) >]T(}S~  
     光栅周期：100nm(根据加工工艺) /'TzHO9_`  
     光栅材料：钨(适用于紫外波段) fS1N(RZ 1  
    偏振片#2: &5(|a"5+G  
     偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 s:*gjoL  
     在波长范围内具有5%一致性的高透过率 z;#}u C  
     光栅周期：100nm Hi,_qlc+  
     光栅材料：钨 : 60PO  
    [ ]3xb`<&  
    5. 偏振片特性 ]8+%57:E  
    baR{   
     偏振对比度：(要求至少50:1) qAR~js`5  
    mgG0uV  
    r$k *:A$%  
    W$:;MY>0f  
     一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) *S~. KW[  
    ~UK) p;|  
    YwoytoXK  
     t Z\  
    6. 二维光栅结构的建模 BxG0vJN|  
    ;NLL?6~  
    UQ'D-eK  
     该案例使用一般二维光栅工具，该工具嵌入在VirtualLab光栅工具箱。 ~K:#a$!%,  
     通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 # Sb1oLC  
     通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 Haj`mc!<D0  
    MA(\ r  
    wMt?yc:X  
    fAUtqkB  
    7. 偏振敏感光栅的分析 MyCX6+Ci)  
    0u'2f`p*  
     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。 C~'}RM  
     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) ^5=}Y>EJO  
     此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 Y<w2_+(  
    8. 利用参数优化器进行优化 Yi7`iC  
    =zqOkC h$  
    SQ>.P  
     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。 !uO|1b  
     如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 a3HT1!M)  
     在该案例种，提出两个不同的目标： uPRusG4!R  
     #1:最佳的优化函数@193nm c#u-E6  
     #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 P~ffgzP  
    ouVR[w>V  
    9. 优化@193nm KDRIy@[e  
    5y}}?6n+  
    {-Yp~HQF  
     初始参数： lsJ'dS  
     光栅高度：80nm .Ks&r  
     占空比：40% ],qG!,V  
     参数范围： 1k{ E7eL  
     光栅高度：50nm—150nm Iimz  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) wd..{j0&  
     评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 Kk9 JZ[nT'  
    Uk|Xs~@#E  
    ,8+SQo #3  
     根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 WZ6!VE {  
     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。 hkHMBsNi  
     “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 cU%#oEMf<  
     在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 h!yF   
    (yc$W9  
    10. 优化@193nm结果 2NIK0%6  
    ,dzbI{@6  
    2x$\vL0  
     优化结果： Zp- Av8  
     光栅高度：124.2nm ?ohLcz  
     占空比：31.6% Xw9,O8}C7  
     Ex透过率：43.1% lNqXx{!k  
     偏振度：50.0 p7zHP  
    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。
    /A|ofAr)  
    kW6}57iV  
     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。 =!{}:An1$  
     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。 ?#pL\1"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。 'e;*V$+  
    Qi6vP&  
    11. 300nm到400nm波长范围的优化 sGMC$%e}  
    47`{ e_YP0  
    akJ{-   
     初始参数： pOIFO =k  
     光栅高度：80nm 7 &GhJ^Ku  
     占空比：40% 3~s0ux[  
     参数范围： d/P$qMD  
     光栅高度：50nm—150nm 9DKmXL  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 6tzZ j:y q  
     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% -uy}]s5Qu  
    MT%ky  
    AWD &K!  
     优化结果： >=C)\Yfu)  
     光栅高度：101.8nm 2/B(T5PY@  
     占空比：20.9% x9-K}s]%  
     Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） U:_T9!fG  
     偏振对比度：50.0 "9kEqz4a  
    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。 k?|VFh1  
    Yk?ux Z4)H  
    12. 结论 asPD>jc  
    oJyC{G  
    • 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 <0v'IHlZ8  
         (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,I3E?! j  
    3,N7Nfe  
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