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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
    3jqV/w[-  
    案例315（3.1） `@<~VWe5  
    SHc?C&^S  
    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:>>D/O  
    s||c#+j"8  
    1. 线栅偏振片的原理 .rw a=IW  
    带金属脊的线栅偏振片（如铝，铬等）。 h S 9^Bi  
    Gw$Y`]ipy  
    2. 建模任务 _,<@II  
    /HE{8b7n3F  
    u}">b+{!  
     全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 !gm@QO cF  
     偏振元件的重要特性： i*]$_\yl"  
     偏振对比度 ZBk br  
     透射率 S"cim\9xP  
     效率一致性 Ihd{tmr<  
     线格结构的应用(金属) Pil_zQ4  
    ?$Dc>  
    3. 建模任务：
          x-z方向(截面)            x-y方向(俯视图)
    .T1n"TfsGO  
    G@3Jw[t  
    4. 建模任务：仿真参数 =E$B0^_2RC  
    2M>`W5  
    偏振片#1: *=}\cw\A  
     偏振对比度不小于50@193nm波长 <74r  
     高透过率(最大化) OJ1MV7&  
     光栅周期：100nm(根据加工工艺) T8BewO=}  
     光栅材料：钨(适用于紫外波段) "$nff=]  
    偏振片#2: :'4 ",  
     偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 +w2 `  
     在波长范围内具有5%一致性的高透过率 l`A e&nc6  
     光栅周期：100nm 5K,=S  
     光栅材料：钨 KTE X]  
    d3]<'B:nb  
    5. 偏振片特性 z?Cez*.h>  
    7lx]`u>  
     偏振对比度：(要求至少50:1) '-BD.^!!  
    3>6rO4,  
    4iv&!hAc;  
    #0:rBKm,  
     一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) b(Yxsy{U  
    Yw6uh4  
    6@x^,SA  
    R:`)*=rL%  
    6. 二维光栅结构的建模 } 4ZWAzH  
    q $=[v  
    wg4Ol*y'  
     该案例使用一般二维光栅工具，该工具嵌入在VirtualLab光栅工具箱。 C^fn[plL  
     通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 &bigLe  
     通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 y7Nd3\v [\  
    61}eB/;7  
    P VSz%"  
    MnP+L'|  
    7. 偏振敏感光栅的分析 7$v_#ZE.H  
    O Cn  ra  
     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。 5 FE&  
     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) 3i#'osq  
     此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 c=D~hzN  
    8. 利用参数优化器进行优化 BdP+>Ij  
    *#1J  
    HLCI  
     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。 {(l,Uhxl""  
     如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 MvTp%d.  
     在该案例种，提出两个不同的目标： V0G[f}tm'  
     #1:最佳的优化函数@193nm 8H,k0~D  
     #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 ?1**@E0  
    :m<#\!?  
    9. 优化@193nm ,Fn-SrB:  
    ;?y~ h$  
    LKA/s ~G  
     初始参数： ]!uId#OH  
     光栅高度：80nm TUARYJ6=  
     占空比：40% (o^?i2)g  
     参数范围： 2|&SG3e+(I  
     光栅高度：50nm—150nm "8L v  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) L^=G(op*  
     评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 o?^Rw*u0/  
    y[zjs^-vCv  
    fRHzY?n9;  
     根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。  6),!sO?  
     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。 S~>R}=  
     “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 T!i$nI&  
     在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 NieNfurG%  
    6Fc*&7Z+  
    10. 优化@193nm结果 A1*\ \[  
    i v.G  
    h@TP=  
     优化结果： i.^:xZ  
     光栅高度：124.2nm ZSr!L@S  
     占空比：31.6% yY]E~  
     Ex透过率：43.1% 211V'|a_ >  
     偏振度：50.0 5}b) W>3@`  
    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。
    l h6N3d  
    P&yB(M-z  
     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。 GE? \Vm  
     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。 #N;&^El  
     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。 LQR^lD+_=  
    "ji+~%`^[t  
    11. 300nm到400nm波长范围的优化 =G !]_d0  
    7EVB|gTp  
    v3G$9 (NE;  
     初始参数： rs,'vV-2\  
     光栅高度：80nm ,N nh$F  
     占空比：40% 50`|#zF^#  
     参数范围： %j2$ ezud  
     光栅高度：50nm—150nm  n}- _fx  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) fe8hgTP|  
     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;%dZ  
    2XEE/]^  
    / <%EKu5  
     优化结果： y;(G%s1  
     光栅高度：101.8nm u\"/EaQ{  
     占空比：20.9% QMy1!:Z&!  
     Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） R7KV @n  
     偏振对比度：50.0 *!j!o%MB  
    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。 ah,"c9YX  
    @( 0O9L F  
    12. 结论 ~=I:go  
    0{I-x^FI  
    • 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 /x4L,UJ= P  
         (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。
    yYP>3]z  
    bcT'!:  
     
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