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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
    tLx8}@X"  
    案例315（3.1） 6IM:Xj  
    G@S'_  
    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。 vYG$>*  
    7jF2m'(  
    1. 线栅偏振片的原理 *Kw/ilI  
    带金属脊的线栅偏振片（如铝，铬等）。 Xec U&  
    qk(u5Z  
    2. 建模任务 .s@[-! p  
    yAVt[+0  
    OB ~74}3;  
     全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 ^KFwO=I@PV  
     偏振元件的重要特性： eD 7Rv<  
     偏振对比度 v#+tu,)V;  
     透射率 woK?td|/  
     效率一致性 :y[tZ&*<_?  
     线格结构的应用(金属) k\M">K0E  
    2c<phmiK  
    3. 建模任务：
          x-z方向(截面)            x-y方向(俯视图)
    Yy0m &3[  
    hn u/  
    4. 建模任务：仿真参数 4'# _b  
    %bUpVyi!(  
    偏振片#1: GEi^3UD  
     偏振对比度不小于50@193nm波长 )F35WP~  
     高透过率(最大化) bjq2XP?LL  
     光栅周期：100nm(根据加工工艺) y<5xlN(+v  
     光栅材料：钨(适用于紫外波段) rW3fd.;kss  
    偏振片#2: yh Ymbu  
     偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 LHP?!rO0  
     在波长范围内具有5%一致性的高透过率 ]7{-HuQ8>}  
     光栅周期：100nm v|mZcAz  
     光栅材料：钨 bga2{<VF  
    x;R9Gc[5  
    5. 偏振片特性 zHCz[jlrMq  
    -f:uNF]Ls  
     偏振对比度：(要求至少50:1) 3bPvL/\Lb  
    /c1FFkq|K  
    2]*2b{gF,  
    {%b-~& F9  
     一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) hY Nb9^  
    g@lAk%V4  
    ?5 d3k%  
    "2bCq]I0  
    6. 二维光栅结构的建模 I2'UC) 0  
    D*j\gI  
    re/l5v,|3  
     该案例使用一般二维光栅工具，该工具嵌入在VirtualLab光栅工具箱。 ]Z\.Vx  
     通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 zKk2>.  
     通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 [e'Ts#($A  
    )/9/p17:xu  
    zW^@\kB0D  
    fhmq O0  
    7. 偏振敏感光栅的分析 RtR]9^:~  
    aNCIh@m~  
     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。 y(8AxsROp  
     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) fz8eL:i:  
     此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 m.p{+_@M&  
    8. 利用参数优化器进行优化 UpS`KgF"v  
    OPwj*b:-m  
    5 !G}*u.  
     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。 Y75,{1\l0  
     如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 S0Y$$r  
     在该案例种，提出两个不同的目标： ]W%<<S  
     #1:最佳的优化函数@193nm d1#;>MiU  
     #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 ; ,]T|> M  
    ``}EbOMG  
    9. 优化@193nm amIG9:-1'  
    :- ydsR/  
    \qqt/  
     初始参数： $R7n1  
     光栅高度：80nm ?j8F5(HF?  
     占空比：40% |}\et ecB  
     参数范围： }cG!93  
     光栅高度：50nm—150nm ]`&ws  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) yla&/K;|*  
     评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 j']m*aM1>  
    969*mcq'  
    T'l >$6  
     根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 gYx|Na,+  
     通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 BXVmt!S5F  
     “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 { CkxUec  
     在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 'k#^Z  
    `bffw:; %  
    10. 优化@193nm结果 C-$S]6  
    ZO+c-!%[(  
    nqt;Ge M  
     优化结果： ^'~+w3M@  
     光栅高度：124.2nm !t6:uC7H  
     占空比：31.6% |b52JF ",  
     Ex透过率：43.1% jnX9] PkJ  
     偏振度：50.0 v3Y/D1jd"  
    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。
    $z]gy]F  
    m#mM2Guxe  
     得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 aO?(ZL  
     由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 /v E>*x  
     因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 HP2]b?C  
    Ex~[Hk4ow  
    11. 300nm到400nm波长范围的优化 T2 0dZ8{y  
    X6/k `J  
    }\B`tAN  
     初始参数： `ej  
     光栅高度：80nm *BT-@V.4  
     占空比：40% z1?7}9~`0c  
     参数范围： `(?E-~#'  
     光栅高度：50nm—150nm 6e$(-ai  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 6)kF!/J  
     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% Bhl@\Kq  
    n0kBLn  
    74rz~ZM 5  
     优化结果： Q_xE:#!;  
     光栅高度：101.8nm O2?ye4uq  
     占空比：20.9% P'GX-H  
     Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） >n)N=Zyu  
     偏振对比度：50.0 <SUjz}_Oa:  
    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。 ,L^eD>|j5  
    L{;q^  
    12. 结论 %lAJ]$m  
    ^$Dpdz I  
    • 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 hVI $r  
         (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。
    JNRG [j  
    R 28v5  
     
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