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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
    QqdVN3# 1z  
    案例315（3.1） kw$*o k  
    vw'BKi F  
    该应用案例说明了两个不同紫外光谱偏振片的参数优化，紫外偏振片具有亚波长线栅结构。两个系统具有不同的功能，如193nm工作波长和以及在期望光谱范围内效率的一致性。 xE"QX N  
    +8zC ol?j  
    1. 线栅偏振片的原理 scZSnCrR  
    带金属脊的线栅偏振片（如铝，铬等）。 )zMsKfQ  
    7,!$lT#  
    2. 建模任务 h+ggrwg'  
    +wpQ$)\  
    %gbvX^E?  
     全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 km=d'VvnI  
     偏振元件的重要特性： CY?19Ak-xd  
     偏振对比度 fEYo<@5c]  
     透射率 dFw>SYrpu  
     效率一致性 8)m  
     线格结构的应用(金属) rl0|)j  
    ;#+Se,)  
    3. 建模任务：
          x-z方向(截面)            x-y方向(俯视图)
    \1H~u,a  
    `/+PZqdC  
    4. 建模任务：仿真参数 .CAcG"42  
    ^1jZwP;5eW  
    偏振片#1: D/<;9hw  
     偏振对比度不小于50@193nm波长 ;R4qE$u2^  
     高透过率(最大化) y7LT;`A  
     光栅周期：100nm(根据加工工艺) 4/+P7.}ea-  
     光栅材料：钨(适用于紫外波段) --'!5)U  
    偏振片#2: c)Ep<W<r1  
     偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 hL(zVkYI  
     在波长范围内具有5%一致性的高透过率  1cvH  
     光栅周期：100nm Xt%>XP  
     光栅材料：钨 slRD /  
     0%OV3`  
    5. 偏振片特性 8^U+P%  
    Ip&Q'"HYj  
     偏振对比度：(要求至少50:1) jC3)^E@:"  
    kM o7mkV  
    0<4Sw j3s7  
    SBog7An9SI  
     一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) o?]g  
    fd&=\~1_$  
    u ^Ss8}d  
    SGA!%=Lp  
    6. 二维光栅结构的建模 "U6:z M  
    uNS ]n}  
    r_?il]l  
     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。 ??g`c=R!V  
     通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。  `GQ'yv  
     通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 k2t#O%_f  
    idLCq^jnJ  
    ^cz;UQX~}  
    O9Fg_qfuT_  
    7. 偏振敏感光栅的分析 Ua](o H  
    O%R*1 P9  
     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。 GJB= 5nE  
     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) f6O5k8n  
     此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 _=d X01  
    8. 利用参数优化器进行优化 1~_&XNb&  
    W%.ou\GN^t  
    " +n\0j;  
     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。 !5escR!\D  
     如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 \8HLQly|@  
     在该案例种，提出两个不同的目标： SeX:A)*ez%  
     #1:最佳的优化函数@193nm ;xMieqz  
     #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 {%cm;o[7o  
    JAA{5@ST  
    9. 优化@193nm Qk_` IlSd  
    QZ:xG:qyk;  
    m=.}}DcSs  
     初始参数： 8/16<yZ  
     光栅高度：80nm !v`C-1}70  
     占空比：40% Wgr`)D  
     参数范围： Mq [|w2.  
     光栅高度：50nm—150nm n"P29"  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ujMics(  
     评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 F')fi0=  
    JRT,%;*,  
    ^,;AM(E  
     根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 5lp};  
     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。 JLZ=$d  
     “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 RxZ#`$F  
     在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 x-3!sf@  
    >QJfTkD$  
    10. 优化@193nm结果 O"Ua|8  
    WI+ 5x  
    #FL\9RXy  
     优化结果： k=o>DaEh(  
     光栅高度：124.2nm f}_d`?K  
     占空比：31.6% v7kR]HU[y  
     Ex透过率：43.1% tq^d1b(j4  
     偏振度：50.0 oy?>e1Sy*  
    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。
    5f'<0D;K  
    ./ !6M  
     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。 acdWU"<  
     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。 !o k6*m  
     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。 jj&4Sv#>  
    kk*:S*,  
    11. 300nm到400nm波长范围的优化 i8Y$cac!  
    -Ze{d$  
    "Nx3_mQ  
     初始参数： 3-T}8VsiP  
     光栅高度：80nm ag \d4y6  
     占空比：40% 3>I   
     参数范围： QaMB=wVr  
     光栅高度：50nm—150nm v1E=P7}\{s  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ]|y]?7  
     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% |y*-)t  
    ZX Sl+k .  
    #ErIot  
     优化结果： OSsxO(;g  
     光栅高度：101.8nm nfV32D|3  
     占空比：20.9% d'yA"b]  
     Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） az=(6PX  
     偏振对比度：50.0 I )LO@  
    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。 L`!M3c@u  
    J^G#x}y  
    12. 结论 -#nfO*H}  
    {ta0dS;1  
    • 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* *' 4  
         (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。
    >nnjL rI  
    P(Fd|).j$  
     
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