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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
    xy&*s\=:  
    案例315（3.1） zO$r   
    ).e}.Z6[i`  
    该应用案例说明了两个不同紫外光谱偏振片的参数优化，紫外偏振片具有亚波长线栅结构。两个系统具有不同的功能，如193nm工作波长和以及在期望光谱范围内效率的一致性。 `}$bJCSF.n  
    aAn p7\7  
    1. 线栅偏振片的原理 Z:x`][vg  
    带金属脊的线栅偏振片（如铝，铬等）。 M5_ t#[ [  
    u%"5<ll  
    2. 建模任务 #NL'r99D/o  
    @PQd6%@  
    7,alZ"%W  
     全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 :1gpbfW  
     偏振元件的重要特性： #(+V&< K  
     偏振对比度 V;J3lV<  
     透射率 P39oHW  
     效率一致性 @uQ *$  
     线格结构的应用(金属) =kK%,Mr  
    pbWjTI$  
    3. 建模任务：
          x-z方向(截面)            x-y方向(俯视图)
    U^)`_\/;?  
    \ZE=WvnhZ  
    4. 建模任务：仿真参数 A =&`TfXu  
    mWn0"1C  
    偏振片#1: wPcEvGBN=  
     偏振对比度不小于50@193nm波长 q68m*1?y  
     高透过率(最大化) 'F%h]4|1  
     光栅周期：100nm(根据加工工艺) WCYVonbg"  
     光栅材料：钨(适用于紫外波段) "]bOpk T  
    偏振片#2: w5+(A_  
     偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 *x/H   
     在波长范围内具有5%一致性的高透过率 gXj3=N(l  
     光栅周期：100nm OI,F,4e  
     光栅材料：钨 ~}_S]^br  
    I.gF38Mx  
    5. 偏振片特性 2"QcjFW%  
    Ou_2UT  
     偏振对比度：(要求至少50:1) 3V]08  
    C';Dc4j  
    8]i7 wq#=  
    M_O)w^ '  
     一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) s$ kvLy<  
    )+Yu7=S  
    C1uV7t*\  
    <M,<|Y*)  
    6. 二维光栅结构的建模 z:8ieJ)C  
    X"V)oC  
    J^=Xy(3e  
     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。 @d n& M9Z  
     通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 \bies1TBB^  
     通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 w!b;.l  
    ,:{+-v(  
    B2:GGZ|jS  
    SAU` u]E  
    7. 偏振敏感光栅的分析 dn&4 84  
    _&M^}||UH  
     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。 pQ xv_4  
     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) !iL6/  
     此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 ,b<m],p  
    8. 利用参数优化器进行优化 ;D<;pW  
    h^YUu`P  
    @zJiR{Je-U  
     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。 d/b\:[B@  
     如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 '(zP;  
     在该案例种，提出两个不同的目标： FP")$ ,=s  
     #1:最佳的优化函数@193nm .dn#TtQv  
     #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 Zul@aS !  
    ~i]4~bkH2  
    9. 优化@193nm ] I5&'#%2  
    P=a&>i  
    "g/UpnH  
     初始参数： &{bNa:@  
     光栅高度：80nm iM$iZ;Tp  
     占空比：40% wauM|/KG  
     参数范围：  zj$Ve  
     光栅高度：50nm—150nm 4m%Yck{R  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) {rzQ[_)EC  
     评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 sRQ4pnnrn  
    F5H]$AjW  
    Z^.qX\<M  
     根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 {>3w"(f7o  
     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。 H{uR+&<  
     “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 P )[QC  
     在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 16"L;r  
    [4-u{Tu  
    10. 优化@193nm结果 } : T }N]  
    R8|F qBs  
    /S9n!H:MT  
     优化结果： p3B_NsXVZ  
     光栅高度：124.2nm qxHsmGV  
     占空比：31.6% y(j vl|z[  
     Ex透过率：43.1% u"(2Xer  
     偏振度：50.0 $gdGII&n  
    优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。
    &D`$YUl@  
    ?Hbi[YD  
     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。 w69G6G(  
     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。 m@yx6[E#  
     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。 2\#~%D>[  
    MNX-D0`g  
    11. 300nm到400nm波长范围的优化 ( `d_DQ  
    { /Gm|*e{  
    (Li)@Cn%  
     初始参数： KA."[dVa  
     光栅高度：80nm RohD.`D  
     占空比：40% D[(T--LLT  
     参数范围： ROj=XM:+  
     光栅高度：50nm—150nm _2eL3xXha.  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) [[Usrbf  
     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% _p| KaT``  
    &.:yP3  
    .-: 6L2  
     优化结果： ^Y^5 @ x=  
     光栅高度：101.8nm #Y>d@  
     占空比：20.9% S4%MnT6Uy  
     Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） BtP*R,>  
     偏振对比度：50.0 tHo/Vly6Z  
    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。 }J:WbIr0!  
    1F?ylZ|~  
    12. 结论 \JGRd8S[  
    (<#Ns W!z  
    • 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 #J4,mFMr  
         (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。
    RH<C:!F^  
    0Y\7A  
     
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