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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
    (s,*soAN  
    案例315（3.1） a<[@p  
    mB$r>G/'  
    该应用案例说明了两个不同紫外光谱偏振片的参数优化，紫外偏振片具有亚波长线栅结构。两个系统具有不同的功能，如193nm工作波长和以及在期望光谱范围内效率的一致性。 l|fOi A*K  
    j"E_nV:Qc  
    1. 线栅偏振片的原理 MS6^= ["  
    带金属脊的线栅偏振片（如铝，铬等）。 i%M2(8&^Q  
    WZ'3  
    2. 建模任务 %/H  
    e jwFQ'wTx  
    UKx91a}g  
     全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 tWi@_Rlx;  
     偏振元件的重要特性： v!ULErs  
     偏振对比度 r}P{opn$t  
     透射率 Pb.-Z@  
     效率一致性 Z8Fbx+~"  
     线格结构的应用(金属) ">kf X1LT  
    er}/~@JJ  
    3. 建模任务：
          x-z方向(截面)            x-y方向(俯视图)
     7[55  
    lhx6+w  
    4. 建模任务：仿真参数 xv9Z~JwH  
    p~28?lYv  
    偏振片#1: "j9,3yJT  
     偏振对比度不小于50@193nm波长 ocy fU=}X  
     高透过率(最大化) kzGD *  
     光栅周期：100nm(根据加工工艺) Nl7"|()e  
     光栅材料：钨(适用于紫外波段) >U9*  
    偏振片#2: pHY~_^B4&  
     偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 O'" &9  
     在波长范围内具有5%一致性的高透过率 'u$$scGt  
     光栅周期：100nm LI?rz<H!D  
     光栅材料：钨 {3C~cK{  
    -ny[Lh^b  
    5. 偏振片特性 =_8  
    :a3Pnq$]E  
     偏振对比度：(要求至少50:1) JcZs\ fl9  
    j%b/1@I  
    \<~[uv'  
    bxO8q57  
     一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) )2z (l-$.  
    iD_NpH q  
    \Btv76*,  
    eQno]$-\  
    6. 二维光栅结构的建模 kVQKP  U  
    by& #g  
    GLt#]I"LY  
     该案例使用一般二维光栅工具，该工具嵌入在VirtualLab光栅工具箱。 Se* GR"Z+  
     通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 o8RagSIo8  
     通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 BULX*eOt  
    IR|AlIv  
    JMw1qPJQ  
    gec<5Ewg  
    7. 偏振敏感光栅的分析 8MM#q+8  
    y_38;8ex  
     可通过“偏振分析器”对偏振敏感光栅进行分析，该工具是VirtualLab光栅工具箱的一部分。 h{yqNl  
     偏振片最重要的几个特性可直接进行选择(如偏振度、透射率和反射率)  s6 w</  
     此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 ?I`']|I  
    8. 利用参数优化器进行优化 S?*v p=  
    *\I?gDON  
    !SD?  
     利用VirtualLab参数优化器可根据给定的评价函数轻松地对结构参数进行优化。 "Q#/J)N  
     如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 <Jo_f&&{  
     在该案例种，提出两个不同的目标： v$w!hYsQ  
     #1:最佳的优化函数@193nm "o`N6@[w^  
     #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 q.t>:`  
    I2q C,Nkk  
    9. 优化@193nm SPe Se/  
    9n$GeRO  
    k(><kuJ`3  
     初始参数： jhUab],  
     光栅高度：80nm X26gl 'U  
     占空比：40% 'u{m37ZJ  
     参数范围： v1QE|@  
     光栅高度：50nm—150nm Gb<)U[Hfd  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) "44VvpQC  
     评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 ~a4htj  
    ,-&ler~[  
    L=Fm:O'#2  
     根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 h2zuPgz,  
     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。 M&~3fRb 4  
     “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 $xyG0Q.  
     在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 hUcG3IOBf  
    N' t*eCi  
    10. 优化@193nm结果 Mje6Q  
    DHW;*A-  
    MZB0vdx  
     优化结果： <K%qaf  
     光栅高度：124.2nm 3lqR(Hh3  
     占空比：31.6% mZDrvTI'  
     Ex透过率：43.1% > F&Wuf  
     偏振度：50.0 bg*4Z?[dd  
    优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。
    E#`=xg  
    Xlpu_H|  
     得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 |rka/_  
     由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 F"#bCnS  
     因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 cj`g)cX|  
    #{1w#Iz;  
    11. 300nm到400nm波长范围的优化 VJS|H!CH  
    iJk`{P_  
    E5UI  
     初始参数： p\wE})mu  
     光栅高度：80nm 8xs[{?|:  
     占空比：40% W^i ct,t  
     参数范围： %'nM!7w@I  
     光栅高度：50nm—150nm 6n]fr9f  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ( YF`#v6  
     评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% z*.4Y  
    ~z$vF  
    1D&Q{?RM  
     优化结果： TggM/ @k  
     光栅高度：101.8nm YQvN;W  
     占空比：20.9% y5 $h  
     Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） ='q:Io?T  
     偏振对比度：50.0 bX:Y5o49  
    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, &*d4  
    7c1xB.g   
    12. 结论 6e(|t2^  
    !5wm9I!5^  
    • 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 Wp`wIe6  
         (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。
    hn#i,XnY  
    \?{nP6=  
     
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