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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
    EM*I%|n@m  
    案例315（3.1） uD>=  
    /O}<e TR  
    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。 ?:J_+? {E  
    ];LFv5"  
    1. 线栅偏振片的原理 -p&u=  
    带金属脊的线栅偏振片（如铝，铬等）。 nFNRiDx  
    PQkw)D<n]_  
    2. 建模任务 )Q'E^[Ua  
    :R,M Y"(  
    iCF},W+  
     全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 yl~_~<s6  
     偏振元件的重要特性： Mg.%&vH\  
     偏振对比度 ^iMr't\b  
     透射率 )"pvF8JR%3  
     效率一致性 &7f8\TG|  
     线格结构的应用(金属) m4 (p MrJ  
    xKG7d8=  
    3. 建模任务：
          x-z方向(截面)            x-y方向(俯视图)
    &bW,N  
    z~pp7  
    4. 建模任务：仿真参数 FKTF?4+\U  
    Nv7-6C6<  
    偏振片#1: :J`@@H  
     偏振对比度不小于50@193nm波长 -!Myw&*\V  
     高透过率(最大化) %hsCB .r>|  
     光栅周期：100nm(根据加工工艺) e4tIO   
     光栅材料：钨(适用于紫外波段) d fj23+  
    偏振片#2: qT@h/Y  
     偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 G kjfDY:  
     在波长范围内具有5%一致性的高透过率 RW L0@\  
     光栅周期：100nm +7 H)s  
     光栅材料：钨 $+'H000x  
    Reikf}9Q  
    5. 偏振片特性 y ("WnVI  
    Q?k *3A  
     偏振对比度：(要求至少50:1) P35DVKS  
    =0=#M(w  
    \b"rf697 ,  
    m}uOBR+  
     一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) =\oH= f  
    &J6`Q<U!  
    J,yKO(}<C  
    ={O ~  
    6. 二维光栅结构的建模 [s>3xWZ+a  
    J:m/s9r  
    ~?F,kmO}?  
     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。 ETdXk&AN  
     通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 i)o;,~ee  
     通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 !CGX\cvW  
    K3?5bT_{  
    /I`TN5~  
    $N=&D_Q  
    7. 偏振敏感光栅的分析 <kK>C8+  
    xol%\$|  
     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。 %e E^Y<@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) 9(N  
     此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 1Z# $X`  
    8. 利用参数优化器进行优化 OUv<a `0  
    k&dXK  
    ,MCTb'=G  
     利用VirtualLab参数优化器可根据给定的评价函数轻松地对结构参数进行优化。 =Zq6iMD  
     如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 Ay16/7h@hi  
     在该案例种，提出两个不同的目标： /t0L%jJZ  
     #1:最佳的优化函数@193nm rwF$aR>9  
     #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 ,9P-<P  
    -+*h'zZ[<w  
    9. 优化@193nm Bu{Kjv  
    M~:_^B  
    m TE(J Zt  
     初始参数： ED&nrd1P  
     光栅高度：80nm b(*\4n  
     占空比：40% J2=4%#R!  
     参数范围： lMFR_g?r  
     光栅高度：50nm—150nm \;{ ]YX  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) #fuUAbU0X  
     评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 g3tE.!a5-  
    / FcRp,"  
    Mn0.! J "  
     根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 yLa@27T\A  
     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。 9M96$i`P  
     “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 Z=JKBoAY  
     在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 X1^VdJE  
    ^Oz~T|)  
    10. 优化@193nm结果 46:<[0Psl/  
    hFIh<m=C?Y  
    v)5;~.+%  
     优化结果： vzIo2 ,/7  
     光栅高度：124.2nm C`.YOkpj  
     占空比：31.6% -b-a21,m>  
     Ex透过率：43.1% ?v2_7x&  
     偏振度：50.0 [b++bCH3  
    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。
    M)bQvjj  
    FuHBzBoM=  
     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。 ';I}6N  
     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。 l9.`2d]o  
     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。 d0aXA+S%  
    P6gkbtg  
    11. 300nm到400nm波长范围的优化 WcN4ff-  
    KdEvu?  
    (!}N&!t  
     初始参数： cIU2qFn[  
     光栅高度：80nm g NI1W@)  
     占空比：40% 6<&A}pp  
     参数范围： dSGdK $XA  
     光栅高度：50nm—150nm s%jBIeh  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) '.Y,VJaL  
     评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% uN%Cc12  
    4$Ai!a  
    i 8sv,P  
     优化结果： ' @!&{N  
     光栅高度：101.8nm # &v4c  
     占空比：20.9% FQWjL>NB  
     Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） yq~  
     偏振对比度：50.0 ;As~TGiT  
    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。 v `S5[{6  
    .}dLqw  
    12. 结论 7Jb&~{DVk  
    [+[ W\6  
    • 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 f.g!~wGD  
         (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。
    ufL,K q4  
    ?_]Y8f  
     
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