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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
    @XOi62(  
    案例315（3.1） :G'xi2bs  
    ,m07p~,V  
    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。 vW' 5 ` %  
    b"8FlZ$  
    1. 线栅偏振片的原理 Rq7p29w  
    带金属脊的线栅偏振片（如铝，铬等）。 M@?"t_e1  
    0^]t"z5f0  
    2. 建模任务 lVeH+"M?  
    s?O&ZB2GM[  
    )LswSV  
     全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 CKTrZxR"  
     偏振元件的重要特性： p27p~b&  
     偏振对比度 +Z? [M1g  
     透射率 9y"TDo  
     效率一致性 K="I<bK  
     线格结构的应用(金属) $ u2Cd4  
    Sa] mm/ G  
    3. 建模任务：
          x-z方向(截面)            x-y方向(俯视图)
    T 2bnzI i  
    '\*A"8;h  
    4. 建模任务：仿真参数 C<he4n.  
    J5T=!wF (  
    偏振片#1: B5Va%?Wg?H  
     偏振对比度不小于50@193nm波长 R}J-nJlb  
     高透过率(最大化) @;9()ad  
     光栅周期：100nm(根据加工工艺) ZBj6KqfST%  
     光栅材料：钨(适用于紫外波段) !C7<sZ`C  
    偏振片#2: uFe'$vI  
     偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 PN\V[#nS  
     在波长范围内具有5%一致性的高透过率 Qp&?L"U)2  
     光栅周期：100nm ida*]+ ~  
     光栅材料：钨 u[t>Tg2R  
    gStY8Z!k  
    5. 偏振片特性 N&B>#:  
    ZA.fa0n  
     偏振对比度：(要求至少50:1) Cnur"?w@o  
    fH!=Zb_{8  
    DS 1JF  
    %)IrXz>Zh  
     一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) |' @[N,  
    oWcACs3fB  
    zjoo{IH}  
    2nx8iA  
    6. 二维光栅结构的建模 9`&77+|;e  
    &^ceOV0+  
    !?r/ 4  
     该案例使用一般二维光栅工具，该工具嵌入在VirtualLab光栅工具箱。 2$ VTu+  
     通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 f)tc4iV  
     通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 ,%='>A  
    #! @m y  
    8g5.7{ky  
    IuWX*b`v  
    7. 偏振敏感光栅的分析 X0x_+b? _  
    Et0&E  
     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。 j}RM.C\7  
     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) _U=S]2 Q W  
     此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 %jgg59  
    8. 利用参数优化器进行优化 5|m9:Hv[#  
    7X:hIl   
    (\q[gyR  
     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。 1?]J;9p  
     如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 <|dj^.^  
     在该案例种，提出两个不同的目标： /^ QFqM;  
     #1:最佳的优化函数@193nm \"bLE0~  
     #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 /~"AG l.  
    E$&;]a  
    9. 优化@193nm +TWJNI  
    xx}'l:}2 ]  
    wJr/FE 7c  
     初始参数： (77Dif0)'  
     光栅高度：80nm ^1vq{/ X  
     占空比：40% @s?oJpo  
     参数范围： tpd|y|  
     光栅高度：50nm—150nm x6~Fb~aP  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) uyvskz\  
     评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 3_@G{O)e  
    td`wNy\  
    I@c0N*(  
     根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 (F_7%!g1d  
     通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 0YHYxn  
     “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 _]Z$YM  
     在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 C!I\Gh  
    L7[X|zmy*x  
    10. 优化@193nm结果  6.vNe  
    ),z,LU Yf  
    00R%  
     优化结果： hkL w&;WJr  
     光栅高度：124.2nm 2GUhV*TN  
     占空比：31.6% )/i4YLO  
     Ex透过率：43.1% WoJ]@Me8  
     偏振度：50.0 $t%"Tr  
    优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。
    ~ 6TfW~V  
    ~V|KT}H  
     得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 x%ZiE5#  
     由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 mfUKHX5  
     因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 HL|0d }  
    7=AO^:=bx  
    11. 300nm到400nm波长范围的优化 RN sJ!or  
    5 ,g$|,Shv  
    30e(4@!4vW  
     初始参数： Ynv 9v\n|  
     光栅高度：80nm '[0 3L9  
     占空比：40% YL_!#<k@  
     参数范围： p3i qW,[@  
     光栅高度：50nm—150nm CA'hvXb.  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) `,<>){c|  
     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% cC*zj \O  
    AJdlqbd'+  
    h%4 ~0  
     优化结果： G>9'5Lt  
     光栅高度：101.8nm zkw0jX~  
     占空比：20.9% wpJ^}+kF  
     Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） IiQWs1  
     偏振对比度：50.0 P1vF{e  
    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。 >7eu'  
    a .B\=3xn  
    12. 结论 t(Cq(.u`:  
    bt. K<Y0  
    • 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 C&qDvvk  
         (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。
    o%QhV6(F  
    rGP? E3  
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