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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
    N^;rLrm*  
    案例315（3.1） _,{R3k  
    UK!PMkX  
    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。 N~t4qlC/  
    '&42E[0P  
    1. 线栅偏振片的原理 ?f'iS#XL  
    带金属脊的线栅偏振片（如铝，铬等）。 &2\^S+4  
    I@jXW>$  
    2. 建模任务 q@0g KC&U  
    lPO +dm  
    \6WVs>z  
     全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 }{S f*  
     偏振元件的重要特性： AaX][2y8  
     偏振对比度 W&`{3L  
     透射率 c|KN@)A  
     效率一致性 ll8Zo+-[  
     线格结构的应用(金属) !5zDnv  
    .Mb<.R3  
    3. 建模任务：
          x-z方向(截面)            x-y方向(俯视图)
    |p\vH#6y+  
    {$fd?| 9h  
    4. 建模任务：仿真参数 9XEP:}5,  
    u-%|ZSg  
    偏振片#1: 7x5wT ?2W  
     偏振对比度不小于50@193nm波长 S2,tv  
     高透过率(最大化) |(77ao3  
     光栅周期：100nm(根据加工工艺) NL} Q3Vv1.  
     光栅材料：钨(适用于紫外波段) =s5g9n+7  
    偏振片#2: HBp$   
     偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 |Ta-D++]'  
     在波长范围内具有5%一致性的高透过率 ,!7\?=G6}v  
     光栅周期：100nm QuWW a|g^.  
     光栅材料：钨 |rr<4>)X  
    5[5|_H+0  
    5. 偏振片特性 ![H{ndH!Q  
    B57MzIZi]  
     偏振对比度：(要求至少50:1) $z48~nu@ j  
    XSoHh-  
    G%FLt[  
    i2&I<:  
     一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) 1];OGJuJ2  
    c]]e(  
    /{71JqFis  
    -XNawpl`  
    6. 二维光栅结构的建模 KMll8X  
    Y6:b  
    +L U.QI'  
     该案例使用一般二维光栅工具，该工具嵌入在VirtualLab光栅工具箱。 YHQvx_0yP  
     通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 >_'0 s  
     通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 rJKac"{  
    pgipT#_K  
    %yPjPUHy  
    G5,g$yNs  
    7. 偏振敏感光栅的分析 "J"RH:$v  
    M7gb3gw6  
     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。 K'\Jnn  
     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) J|=0 :G  
     此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 57( 5+Zme  
    8. 利用参数优化器进行优化 tTE]j-uT  
    Vf#g~IOI  
    /mG-g%gE  
     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。 d\-v+'d*+  
     如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 4l rKU^-  
     在该案例种，提出两个不同的目标： F!7\Za,  
     #1:最佳的优化函数@193nm F_d>@-<  
     #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 qe2@bG%2+F  
    iBh.&K{j  
    9. 优化@193nm 0`KR8# A@  
    -^ R?O  
    DI0Wk^m  
     初始参数： Mi)h<lY  
     光栅高度：80nm (i;,D-  
     占空比：40% j.kv!;Rj=  
     参数范围： k7kPeq  
     光栅高度：50nm—150nm aJLc&o 8Yg  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) %;,4qB  
     评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 fLg :+Ue<B  
    %:N;+1  
    $[0\Th  
     根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 UK5u"@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。 9c{T|+ ]  
     “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 7G=Q9^J.H  
     在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 ^Eif~v  
    Nnq r{ub  
    10. 优化@193nm结果 Hq aay  
    vD76IG jm  
    {sW>J0  
     优化结果： -unQ 4G  
     光栅高度：124.2nm w*\JA+  
     占空比：31.6% !>\g[C  
     Ex透过率：43.1% snP]&l+  
     偏振度：50.0 @k9n0Qe|F  
    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。
    /BwG\GhM  
    x}~Z[bx  
     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。 R>hL.+l.  
     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。  6apK  
     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。 L KLLBrm:  
    {~`{bnx^]7  
    11. 300nm到400nm波长范围的优化 V3<#_:;  
    MIY`"h0*  
    g>QN9v})  
     初始参数： tuJ{IF  
     光栅高度：80nm Ym?VF{e,  
     占空比：40% {wD:!\5  
     参数范围： =klfCFwP  
     光栅高度：50nm—150nm nh? JiH {  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) K!(hj '0.  
     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% q;.LK8M  
    VNwOD-b/]  
    iL|5}x5\  
     优化结果：  \|C*b<  
     光栅高度：101.8nm U~w8yMxX  
     占空比：20.9% NInZ~4:  
     Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） p\Fxt1Y@X  
     偏振对比度：50.0 ee {K5G  
    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。 Z|xgZG{  
    Y+eDE:4  
    12. 结论 fo~>y  
    <8^ws90Y  
    • 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 7n*"9Ai(  
         (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。
    [WI'oy  
    :Sn4Pg `Q  
     
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