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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
    JC}y{R8  
    案例315（3.1） gO4` e(W  
    ?%(8RQ  
    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。 D#508{)  
    HE. `  
    1. 线栅偏振片的原理 t.c XrX`k  
    带金属脊的线栅偏振片（如铝，铬等）。 eiI}:5~ /g  
    3,e^; {w  
    2. 建模任务 #rqLuqw  
    vL{sk|2&  
    BdB/`X*  
     全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 $S|bD$e  
     偏振元件的重要特性： i[@*b/A  
     偏振对比度 3J~Q pw0<  
     透射率 & ,2XrXiFu  
     效率一致性 HlgF%\@a+U  
     线格结构的应用(金属) Hq"i0X m  
    "zJ1vIZY  
    3. 建模任务：
          x-z方向(截面)            x-y方向(俯视图)
    ,ClGa2O  
    3|-)]^1O  
    4. 建模任务：仿真参数 Eic/#j{4  
    E(*RtOC<W  
    偏振片#1: _C DUUr  
     偏振对比度不小于50@193nm波长 p]:5S_$  
     高透过率(最大化) 5;oWFl  
     光栅周期：100nm(根据加工工艺) :w:hqe|_  
     光栅材料：钨(适用于紫外波段) yYwZZa1  
    偏振片#2: 4*d$o=wa  
     偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 rR&;2  
     在波长范围内具有5%一致性的高透过率 M%5qx,JQY  
     光栅周期：100nm &]3_ .C  
     光栅材料：钨 ?<bByxa  
    TZTi:\nS  
    5. 偏振片特性 b=horvs/!  
    Hly2{hokq  
     偏振对比度：(要求至少50:1) ='a[(C&Y  
    yt}Ve6  m  
    Z0s}65BR  
    QI'ule  
     一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) wZ6LiYiHl  
    vmm#UjwF3  
    A}?n.MAX>  
    ?%dsY\  
    6. 二维光栅结构的建模 <SGO+1zt p  
    .;)7)%  
    k#NIY4%.  
     该案例使用一般二维光栅工具，该工具嵌入在VirtualLab光栅工具箱。 "MQy>mD6  
     通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 SB0Cq  
     通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 Z5/^pyc  
    8+5# FC7  
    9`]Gosz  
    N]udZhkn  
    7. 偏振敏感光栅的分析 ^0p y  
    W5PNp%+KE  
     可通过“偏振分析器”对偏振敏感光栅进行分析，该工具是VirtualLab光栅工具箱的一部分。 0F> ils  
     偏振片最重要的几个特性可直接进行选择(如偏振度、透射率和反射率) e=&,jg?K  
     此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 f]Z%,'1^  
    8. 利用参数优化器进行优化 ~o_0RB  
    kk#%x#L[  
    &u&+:m  
     利用VirtualLab参数优化器可根据给定的评价函数轻松地对结构参数进行优化。 ~ (bY-6z  
     如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 ZFwUau  
     在该案例种，提出两个不同的目标：  "TE F  
     #1:最佳的优化函数@193nm 'ol8lIa.P  
     #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 k8IhQ{@  
    F|pM$Kd`  
    9. 优化@193nm #0>??]&r  
    >L[n4x\  
    =f0qih5.4  
     初始参数： Wd "<u2  
     光栅高度：80nm M|8vP53=q  
     占空比：40% )N$T&  
     参数范围： E| eEAa  
     光栅高度：50nm—150nm AB(WK9o  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ~ +DPq|-O  
     评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 X)7_@,7  
    hK^(Y  
    &?X0;,5)  
     根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 >}<1  
     通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 q[?xf3  
     “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 .5$"qb ?  
     在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 W D8  
    NzS(, F  
    10. 优化@193nm结果 $fifx>!  
    zI-]K,!  
    {BV0Y.O  
     优化结果： 5<64 C}fE3  
     光栅高度：124.2nm RT C;Wj  
     占空比：31.6% 7m.#No>^  
     Ex透过率：43.1% JR6r3W  
     偏振度：50.0 709/'#- ^  
    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。
    *G rYB6MT  
    $?P5A E  
     得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 7:/gO~g I  
     由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 |k.%e4  
     因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 >lPWji'4;  
    tzIcR #Z  
    11. 300nm到400nm波长范围的优化 tuK2D,6  
    _:+hB9n s  
    ;f?suawMv  
     初始参数： 8MQb5( !  
     光栅高度：80nm trx y3k;  
     占空比：40% _v6x3 Z  
     参数范围： #jj+/>ZOi  
     光栅高度：50nm—150nm x-nO; L-2p  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) &&PXWR!%]  
     评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% jw5ldC>U  
    WUBI( g\  
    gOy;6\/  
     优化结果： Oa.84a  
     光栅高度：101.8nm 8sus$:Ry  
     占空比：20.9% <aQ<Wy=\  
     Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） g1kYL$o4  
     偏振对比度：50.0 G!T_X*^q2U  
    优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求，尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 ,ZV>"'I:  
    {gz-w|7  
    12. 结论 ;mT  
    *fCmZ$U:{  
    • 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 Fy 1- >~  
         (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。
    }]i.z:7+  
    C4aAPkcp2$  
     
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