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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
    {G&g+9c&  
    案例315（3.1） qnRzs  
    .NC}TFN|  
    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。 C(Y6 t1  
    +yI^<BH  
    1. 线栅偏振片的原理 m(P)oqwM  
    带金属脊的线栅偏振片（如铝，铬等）。 0G 1o3[F  
    PSE| 4{'  
    2. 建模任务 Q7%#3ML  
    g_X7@Dt  
    r8.v0b"1  
     全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 &Hxr3[+$  
     偏振元件的重要特性： }('' |z#UE  
     偏振对比度  (RS:_]  
     透射率 A 6L}5#7-  
     效率一致性 (Mh\!rMg  
     线格结构的应用(金属)  %C:XzK-x  
    q Q8l8  
    3. 建模任务：
          x-z方向(截面)            x-y方向(俯视图)
    ]f~YeOB@  
    N8vl< Mq  
    4. 建模任务：仿真参数 KJfyh=AD(  
    %"2B1^o>  
    偏振片#1: b4ivWb|`  
     偏振对比度不小于50@193nm波长 ^*Fkt(ida  
     高透过率(最大化) }6N|+z.cU  
     光栅周期：100nm(根据加工工艺) d`/{0:F  
     光栅材料：钨(适用于紫外波段) `yXy T^  
    偏振片#2: K gX)fj  
     偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 B)dynGF8i  
     在波长范围内具有5%一致性的高透过率 sSK$  
     光栅周期：100nm 5?MvO]_  
     光栅材料：钨 1gJ!!SHPo  
    Mw. +0R!T  
    5. 偏振片特性 GAlO<Mu  
    ZP<X#]$qb  
     偏振对比度：(要求至少50:1) Hf iM]^  
    i=T/}c)  
    Y<XDR:]A,  
    A9gl|II  
     一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) ENzeVtw0  
    .Dmvgi]  
    !%@{S8IP.v  
    VJaL$Wv)H  
    6. 二维光栅结构的建模 D>Z_N?iR  
    6dUP's_  
    ='j  
     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。 W| p?KJk)  
     通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 FzIA>njt  
     通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 {cA )jW\'  
    x{}m)2[Y  
    4`F*] Ft  
    8Bvjj|~ (@  
    7. 偏振敏感光栅的分析 `L>'9rbZO  
    $;1~JOZh  
     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。 u4'Lm+&O  
     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) \ck3y]a[  
     此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 !l|Qyk[  
    8. 利用参数优化器进行优化 W8^gPW*c5  
    HChewrUAn  
    "e"`Or  
     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。 2h!3[{M\  
     如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 ES>3Cf  
     在该案例种，提出两个不同的目标： )C@,mgh  
     #1:最佳的优化函数@193nm Y>+D\|%Q  
     #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 n_<]9  
    ~gc)Ww0(Q  
    9. 优化@193nm Fk4 3sqU6~  
    rSk $]E]Z  
    "n:9JqPb  
     初始参数： 83a Rq&(R  
     光栅高度：80nm b/EvcN8 }  
     占空比：40% a#1X)ot  
     参数范围： F\e'z  
     光栅高度：50nm—150nm ^ =ikxZyO  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) vIJdl2(^E  
     评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 |]Xw1.S.L  
    bCF63(0  
    ZS-9|EA<  
     根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 SZPu"O\  
     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。 Z%Gvf~u  
     “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 saV` -#  
     在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。  ;P_Zen  
    0)B+ :  
    10. 优化@193nm结果 -|lnJg4  
    *;m721#  
    'a}{s>{O  
     优化结果： R Mm`<:H_  
     光栅高度：124.2nm e.T5F`Du  
     占空比：31.6% a AuQw  
     Ex透过率：43.1% x>@UqUJV  
     偏振度：50.0 gLH(Wr~(a  
    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。
    Q pX@;j  
    ]k8XLgJ  
     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。 .UcS4JU  
     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。 ~-6;h.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。 TCEbz8ql  
    (_T&2%  
    11. 300nm到400nm波长范围的优化 TuU.yvkU  
    bQ)r8[o!  
    SnqLF /d  
     初始参数： Rq*m x<HDX  
     光栅高度：80nm Di6:r3sEO  
     占空比：40% uxcj3xE#d  
     参数范围： 0kkiS 3T  
     光栅高度：50nm—150nm rT#QA=YB  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) iT%UfN/q=I  
     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% }fhVn;~}8  
    5s>9v  
    +a|4XyN  
     优化结果： YS]RG/'  
     光栅高度：101.8nm Ov9.qNT  
     占空比：20.9% W% P&o}'  
     Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） j% nd  
     偏振对比度：50.0 f,1rmX1  
    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。 ji2#O.  
    YJ9_cA'A  
    12. 结论 0nS6<:  
    jsR1jou6  
    • 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 6f?DW-)jp/  
         (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。
    K!9=e7|P  
    J+zqu  
     
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