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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
    }) 7K S?  
    案例315（3.1） 6[+j'pW?  
    (9'be\  
    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*^ V5^-  
    (&c,twa~  
    1. 线栅偏振片的原理 3#mE( `|P  
    带金属脊的线栅偏振片（如铝，铬等）。 U8[Qw}T P  
    tqhh<u;  
    2. 建模任务 9b%j.Q-W  
    ?i%nMlcc  
    A]xCF{*)&  
     全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 ]bu9-X&T&  
     偏振元件的重要特性： DKHM\yt  
     偏振对比度 iAHZ0Du  
     透射率 e^WqJ7j  
     效率一致性 f1\7vEE,  
     线格结构的应用(金属) JZw^ W{  
    L!vWRwZwC  
    3. 建模任务：
          x-z方向(截面)            x-y方向(俯视图)
    |D+p$^L  
    M:(&n@e  
    4. 建模任务：仿真参数 CjV7q y  
    kQ[Jo%YT?E  
    偏振片#1: ==`Pb  
     偏振对比度不小于50@193nm波长 #G~wE*VR$  
     高透过率(最大化) tWX7dspx/  
     光栅周期：100nm(根据加工工艺) i'iO H|s  
     光栅材料：钨(适用于紫外波段) y9ip[Xn-$:  
    偏振片#2: kyu2)L2u  
     偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 mF~ys{"t  
     在波长范围内具有5%一致性的高透过率  ]CIe~q  
     光栅周期：100nm C (U  
     光栅材料：钨 -)>(8f  
    O$U}d-Xnx  
    5. 偏振片特性 "u5KbJW  
    xy vND  
     偏振对比度：(要求至少50:1) Q[jI=$Q)  
    X98#QR#m  
    Cy6%S).c  
    OQ,}/  
     一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) 4uPH  
    (H2ylMpQt  
    ~f .y:Sbb  
    i0b.AA  
    6. 二维光栅结构的建模 1]Lhk?4t  
    y,V6h*x2  
    ]2PQ X4t 0  
     该案例使用一般二维光栅工具，该工具嵌入在VirtualLab光栅工具箱。 V07VwVD  
     通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 wePI*."]  
     通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 R~$hWu}}  
    Ej{+U  
    ]d^ k4 d  
    \Vz,wy%-  
    7. 偏振敏感光栅的分析 pbPz$Y  
    FN>L7 *,0  
     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。 n 3h^VQ*]G  
     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) m^'~&!ba  
     此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 rykj2/O  
    8. 利用参数优化器进行优化 %uj[`  
    &jt02+Hj'  
    B#QL M^  
     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。 p1klLX  
     如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 z+ uL "PG[  
     在该案例种，提出两个不同的目标： #s*k| j}  
     #1:最佳的优化函数@193nm WejyYqr34-  
     #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 4`$5 _} j!  
    `t%|.=R  
    9. 优化@193nm [;*\P\Xih  
    &yB%QX{3  
    <>VID E  
     初始参数： 0e)lY='^_  
     光栅高度：80nm UmYD]  
     占空比：40% >B`Cch/ 'U  
     参数范围： g ,`F<CF9  
     光栅高度：50nm—150nm 6={IMkmA  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) aXX,Zu^  
     评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 ijE<spG  
    pa> p%  
    ]F !'M  
     根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 9U&~(;  
     通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 mZ]P[lQ'5  
     “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 c!.=%QY  
     在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 33*^($bE&  
    #]k0Z~Bl  
    10. 优化@193nm结果 dJloH)uJZ>  
    h>~jQ&\M  
    Pb0)HlLq  
     优化结果： fBf]4@{  
     光栅高度：124.2nm S>.q 5  
     占空比：31.6% 6BUBk>A`  
     Ex透过率：43.1% P a3{Ds  
     偏振度：50.0 LFl2uV"  
    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。
    *@CVYJ'<  
    >y]?MGk  
     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。 2@rp<&s  
     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。 _MGNKA6JI  
     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。 _c[|@D  
    b*cW<vX}~  
    11. 300nm到400nm波长范围的优化 )gr}<}X)B  
    km9Gwg/zT  
    {F<)z% ^  
     初始参数： \)FeuLGL9  
     光栅高度：80nm >s;oOo+5  
     占空比：40% 4 U3C~J  
     参数范围： )ZQHa7V  
     光栅高度：50nm—150nm JtSuD>H`"  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) -K:yU4V  
     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% S4;wa6  
    ,?C|.5  
    | -JI`!7  
     优化结果： c'"#q)  
     光栅高度：101.8nm Xq+!eOT  
     占空比：20.9% mfj4`3:NV  
     Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） s.f`.o  
     偏振对比度：50.0 ll^Th >  
    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。 $5ZR [\$  
    =9kj? u~  
    12. 结论 W/#KX}4  
    f+*J ue  
    • 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 ;gZwQ6)i  
         (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。
    Su$18a"Bc  
    0eQ~#~j&  
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