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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
    `63?FzT y  
    案例315（3.1） ^5"2s:vP  
    k!%[W,*  
    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。 Wa/&H$d\u@  
    "q-,140_  
    1. 线栅偏振片的原理 yUZ;keQ_Tw  
    带金属脊的线栅偏振片（如铝，铬等）。 &7gL&AY8  
    !W^b:qjJ  
    2. 建模任务 5>o<! 0g  
    !3E %u$-}  
    ;OE=;\  
     全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 Hg~O0p}[  
     偏振元件的重要特性： f/_RtOSw  
     偏振对比度 `0]kRA8=  
     透射率 L}>XH*  
     效率一致性 \P3[_kbf1  
     线格结构的应用(金属) Wq4>!|  
    Ym)8L.  
    3. 建模任务：
          x-z方向(截面)            x-y方向(俯视图)
    x{$~u2|  
    W?*]' 0  
    4. 建模任务：仿真参数 p4ML } q8  
    @kq~q;F  
    偏振片#1: c[/h7!/aH  
     偏振对比度不小于50@193nm波长 \~3g*V  
     高透过率(最大化) 3Pb]Of#  
     光栅周期：100nm(根据加工工艺) ~"oxytJ  
     光栅材料：钨(适用于紫外波段) eyx;8v cM  
    偏振片#2: U\_-GS;1  
     偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 ]3+xJz~=  
     在波长范围内具有5%一致性的高透过率 q- U/JC  
     光栅周期：100nm '+!@c&d#%o  
     光栅材料：钨 T8ga)BA  
    (sngq{*%%z  
    5. 偏振片特性 kt.y"^  
    Z+mesj?.  
     偏振对比度：(要求至少50:1) {}vB# !  
    ,]OL[m  
    kJ;fA|(I  
    1T{A(<:o$  
     一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) {x $h K98  
    s'&/8RR  
    qqm7p ,j  
    sT.:"Pj$  
    6. 二维光栅结构的建模 }RGp)OFY&  
    KUr}?sdz  
    xB1Oh+@i  
     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。 Ha U6`IP  
     通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 l9U^[;D  
     通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 s^ t1T&  
    +1K9R\  
    Ab]`*h\U  
    a0vg%Z@!  
    7. 偏振敏感光栅的分析 _L?`C  
    PMDx5-{A/t  
     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。 QzjLKjl7p4  
     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=Z1DJG  
     此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 ~*Fbs! ;,  
    8. 利用参数优化器进行优化 LuM[*_8  
    w8|38m  
    B( ]=I@L=W  
     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。 {Jv m *   
     如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 +Om(&\c(6  
     在该案例种，提出两个不同的目标： yu3T5@Ww  
     #1:最佳的优化函数@193nm L'1p]Z"  
     #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 aY^_+&&G  
    4M)  s  
    9. 优化@193nm :hre|$@{a  
    X8TwMt  
    7XE |5G  
     初始参数： Iz'*^{Ssm  
     光栅高度：80nm 82w='~y  
     占空比：40% VEolyPcsg&  
     参数范围： hpftVEB  
     光栅高度：50nm—150nm N# Ru `;  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) /65ddt  
     评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 t)Iu\bP  
    <NV[8B#k]  
    +w~ <2Kt8  
     根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 gZ!vRO <%  
     通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 95.m^~5  
     “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 G(LGa2;Zg  
     在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 /{eD##vhP  
    O|t@p=]  
    10. 优化@193nm结果 JLS|G?#0  
    SxC   
    7*bUy)UZ  
     优化结果： /D]?+<h1  
     光栅高度：124.2nm l_K=7\N  
     占空比：31.6% z(sfX}%  
     Ex透过率：43.1% 8IErLu}  
     偏振度：50.0 BDW%cs  
    优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。
    +|#lUXC  
    |sf&t  
     得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 -)biSU,  
     由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 -L;sv0  
     因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 5PY,}1`  
    w8!S;~xKI  
    11. 300nm到400nm波长范围的优化 M2UF3xD   
    +RXKI{0Km  
    ![=C`O6K  
     初始参数： h n:  
     光栅高度：80nm RAw/Q$I  
     占空比：40% xgw[)!g^\  
     参数范围： sEpY&6*  
     光栅高度：50nm—150nm OhC%5=a7  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) /U |@sw4  
     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% gq[|>Rs75  
    #r\,oXTm  
    Ns?8N":  
     优化结果： ^Ht!~So  
     光栅高度：101.8nm Gqe?CM  
     占空比：20.9% c{YBCWA  
     Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） OEz'&))J  
     偏振对比度：50.0 gi26Dtk(h  
    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。 8y9oj9 ;E]  
     T06BrX  
    12. 结论 >HvgU_  
    <m;idfn  
    • 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 \k?Fu=@  
         (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。
    ~RlsgtX"  
    XH9Y|FX%#  
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