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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
    voHFU#Z$  
    案例315（3.1） GrB+Y!{{  
    XPt<k&o1,  
    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。 RvPC7,vh  
    mw*BaDN@Q  
    1. 线栅偏振片的原理 =R  <X!@  
    带金属脊的线栅偏振片（如铝，铬等）。 dlx "L%  
    -3fzDxD  
    2. 建模任务 XJ`!d\WL/!  
    ]E hW  
    yLI)bn!"  
     全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 TvzqJ=  
     偏振元件的重要特性： 18AKM  
     偏振对比度 d}.*hgk  
     透射率 $# /-+>  
     效率一致性 h8Bs=T  
     线格结构的应用(金属) FesXY856E  
    s]"NqwIPK  
    3. 建模任务：
          x-z方向(截面)            x-y方向(俯视图)
    dt -=7mz#  
    K; +w'/{  
    4. 建模任务：仿真参数 gJ8+HV  
    n8.W$&-ia  
    偏振片#1: n!r<\4I  
     偏振对比度不小于50@193nm波长 /Y>$w$S  
     高透过率(最大化) vncak  
     光栅周期：100nm(根据加工工艺) cBO.96ZHE  
     光栅材料：钨(适用于紫外波段) ]R$ u3F  
    偏振片#2: {F/0pvP9  
     偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 Y|NANjEAfm  
     在波长范围内具有5%一致性的高透过率 oA ;sP'  
     光栅周期：100nm )\bA'LuFy  
     光栅材料：钨 #]iSh(|8  
    ?J<V-,i  
    5. 偏振片特性 cF[L6{Oe  
    TA.ugF)h  
     偏振对比度：(要求至少50:1) DaV:Slp9  
    @nuMl5C-`  
    =q%Q^  
    }'y=JV>l  
     一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) <QUjhWxDb  
    f8T6(cA  
    |bwz  
    SpM|b5c5  
    6. 二维光栅结构的建模 ^4WNP  
    ^Lx(if WJ  
    &X^ -|7~N  
     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。 < ] ~FX 25  
     通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 A{HP*x~t  
     通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 [ p+]H?(A  
    Pp*:rA"N  
    'UYxVh9D  
    -A?6)ggf.  
    7. 偏振敏感光栅的分析 4@b~)av)  
    *kmD/J  
     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。 % Rv ;e  
     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) K/Q%tr1W0  
     此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 :7,j%ELic  
    8. 利用参数优化器进行优化 $Z{ap  
    V__|NVoOm  
    Y ,Iv<Hg  
     利用VirtualLab参数优化器可根据给定的评价函数轻松地对结构参数进行优化。 "Cj {Z@n  
     如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 e ej:  
     在该案例种，提出两个不同的目标： 78=a^gRB  
     #1:最佳的优化函数@193nm 'F\@KE -d  
     #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 M+7&kt0;  
    \iBEyr]  
    9. 优化@193nm I`$"6 Xy  
    *{t]fds  
    lUL6L 4m  
     初始参数： W E-cq1)  
     光栅高度：80nm N(6Q`zs  
     占空比：40% q X"Pg  
     参数范围： 3 #8bG(  
     光栅高度：50nm—150nm `b11,lg  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) N;YAG#'9~_  
     评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 SBf8Ipe  
    #~_ZG% u  
    GOKca%DT=  
     根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 `X["Bgk$!T  
     通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 c Y C@@?  
     “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 m-< "`:+  
     在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 ;?{N=x8  
    oMb&a0-7u  
    10. 优化@193nm结果 c'wxCqnE   
    qZV.~F+  
    g< F7UA  
     优化结果： \>DMN #  
     光栅高度：124.2nm ^&!S nM  
     占空比：31.6% 'lsG?  
     Ex透过率：43.1% ^69ZX61vt  
     偏振度：50.0 Y"n$d0%  
    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。
    7f$ hg8  
    )YtdU(^J$  
     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。 ^$!H|  
     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。 ?2q;`Nb  
     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。 %Kk MWl&:  
    5DI&pR1eZ  
    11. 300nm到400nm波长范围的优化 xJ);P.  
    `y^tCJ2u*  
    N!{waPbPi  
     初始参数： R5,ISD +s  
     光栅高度：80nm [z2jR(+`U  
     占空比：40% /c&;WlE/n  
     参数范围： WZ A8D0[  
     光栅高度：50nm—150nm  CJ~gE"  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) oEuV&m|yX  
     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% \FL`b{!+ N  
    ;X z fd  
    X!AD]sK  
     优化结果： [PhT zXt  
     光栅高度：101.8nm &gr)U3w  
     占空比：20.9% a(s% 3"*Q  
     Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） %3@a|#g  
     偏振对比度：50.0 s"xiGp9  
    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。 ev LZ<|  
    C-TATH%f^  
    12. 结论 \7d T]VV  
    W]-c`32~S  
    • 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 ol7^T  
         (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。
    'KU)]v  
    rIhe}1  
     
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