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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
    5&]|p'"W\  
    案例315（3.1） /HR9(j6  
    +!9&E{pmo  
    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。 {B$cd?}  
    ~7aBli=  
    1. 线栅偏振片的原理 O<nJbsl_w  
    带金属脊的线栅偏振片（如铝，铬等）。 j.O7-t%C  
    [9S\3&yoh  
    2. 建模任务 $#ks`$v M  
    QA_SS'*  
    Ezw(J[).C  
     全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 z^=.05jB  
     偏振元件的重要特性： o3*IfD  
     偏振对比度 x  8lgDO  
     透射率 yIC.Jm D*  
     效率一致性 JJJlgr]#  
     线格结构的应用(金属) u,<I%  
    Fhw:@@=  
    3. 建模任务：
          x-z方向(截面)            x-y方向(俯视图)
    }}Ah-QU  
    !%b.k6%>w  
    4. 建模任务：仿真参数 J5Rr7=:*S  
    NQefrof  
    偏振片#1: G4g <PFx  
     偏振对比度不小于50@193nm波长 gNr/rp9A$m  
     高透过率(最大化) \z!*)v/{-  
     光栅周期：100nm(根据加工工艺) .&d]7@!qy  
     光栅材料：钨(适用于紫外波段) %jEdgD%xV  
    偏振片#2: S^|Uzc  
     偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 F. X{(8  
     在波长范围内具有5%一致性的高透过率 "(j.:jayd  
     光栅周期：100nm a x1  
     光栅材料：钨 Di{T3~fqU  
    rQT@:$ )  
    5. 偏振片特性 H|>dF)%pj  
    l<  8RG@  
     偏振对比度：(要求至少50:1) l{wHu(1  
    v{4K$o  
    9Mo(3M  
    oj*5m+:>a  
     一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%)  TA;  
    =mV1jGqX  
    |__\Vn  
    1c);![O  
    6. 二维光栅结构的建模 ^44AE5TO  
    3DRbCKNL  
    VyK]:n<5Q  
     该案例使用一般二维光栅工具，该工具嵌入在VirtualLab光栅工具箱。 lVY`^pw?  
     通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 nW2 fB8yq  
     通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 I12WOL q  
    g+BW~e)  
    *44^M{ti<  
    eaP,MkK&  
    7. 偏振敏感光栅的分析 @F)51$Ld  
    u )+;(Vd  
     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。 <;\T e4g[  
     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) 6L Z(bP'd;  
     此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 'J~{8w,.  
    8. 利用参数优化器进行优化 \y?Vou/  
    5|YpkY  
    Dg~r%F  
     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。 Nzj7e 1=  
     如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 g2L^cP>2  
     在该案例种，提出两个不同的目标： \/,54c2  
     #1:最佳的优化函数@193nm FyYD7E  
     #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 bTB/M=M  
    nWpqAb  
    9. 优化@193nm oLVy?M%{P  
    y BF3Lms  
    KJc fbZ~  
     初始参数： 8 _0j^oh  
     光栅高度：80nm &UH .e  
     占空比：40% u '-4hU  
     参数范围： =*0<.Lo':  
     光栅高度：50nm—150nm E/x``,k  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) `Q?rQ3A}  
     评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 -U;2 b_  
    Ut4cli&cC  
    to~Ap=E  
     根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 '5zolp%St  
     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。 PR?Ls{}p\  
     “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 d dB}mk6  
     在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 F VBuCi?W  
    UZsL0  
    10. 优化@193nm结果 SSO F\  
    $%!'c# F  
    O#}T.5t  
     优化结果： dWV.5cViP  
     光栅高度：124.2nm dc UaZfON  
     占空比：31.6% l;^Id#N  
     Ex透过率：43.1% fT1/@  
     偏振度：50.0 {HPKp&kl  
    优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。
    y]$%>N0vLX  
    2lNZwV7  
     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。 Xy[O  
     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。 EJ7}h?a]U_  
     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。 0<"4W:  
    Hq'mv_}qG  
    11. 300nm到400nm波长范围的优化 ximW!y7  
    E0QrByr_  
    9xL8 ];-  
     初始参数： 0OLE/T<Xv  
     光栅高度：80nm KhK:%1po  
     占空比：40% ZN75ON L  
     参数范围： `7<4]#b^o  
     光栅高度：50nm—150nm *aF#on{  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) C}grY5 :  
     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% /c 3A>  
    aOZSX3;wg  
    $<R\|_6J  
     优化结果： \FOoIY!.x  
     光栅高度：101.8nm Sx{vZS3  
     占空比：20.9% 9UlR fl  
     Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） SSH))zJ  
     偏振对比度：50.0 6qfL-( G  
    优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求，尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 n[$bk_S  
    B:5\+_a!  
    12. 结论 ( <~  
    Q;A1&UA2  
    • 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 :^~I@)"ov  
         (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。
    v eP)ElX  
    Ni]V)wGE;  
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