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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
    tQ(gB_  
    案例315（3.1） @<=<?T> 1  
    pa6-3c  
    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。 *l8:%t\  
    f26hB;n  
    1. 线栅偏振片的原理 k`r`ZA(kQ-  
    带金属脊的线栅偏振片（如铝，铬等）。 ~d&W;mef-  
    m 3"|$0C~  
    2. 建模任务 KOVR=``"/  
    u*<knZ~ty  
    eW;0{P  
     全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 {h}e 9  
     偏振元件的重要特性： -i"?2gK  
     偏振对比度 S,^)\=v  
     透射率 nB#XQ8Nzx^  
     效率一致性 6e :#x:O  
     线格结构的应用(金属) 8G|kKpX  
    s92SN F}g  
    3. 建模任务：
          x-z方向(截面)            x-y方向(俯视图)
    J4q_}^/2w  
    N&-J,p~  
    4. 建模任务：仿真参数 W3 2]#M=  
    4xzoA'Mb@  
    偏振片#1: o_on/{qz  
     偏振对比度不小于50@193nm波长 "/$2oYNy+  
     高透过率(最大化) vjO@"2YEw  
     光栅周期：100nm(根据加工工艺) (z.eXoP@>  
     光栅材料：钨(适用于紫外波段) okQ<_1e{  
    偏振片#2: \[W)[mH_  
     偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 DjveMs$d  
     在波长范围内具有5%一致性的高透过率 h4k.1yH;  
     光栅周期：100nm NKE,}^C  
     光栅材料：钨 si`h(VD9w  
    TAKv E=a;  
    5. 偏振片特性 o@A|Lm.   
    )~H&YINhn  
     偏振对比度：(要求至少50:1) 3.<E{E!F  
    I&|J +B?#  
    m}o4Vr;"  
    KBy*QA  
     一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) /zZ";4  
    y8CH=U[  
    "vN~7%  
    p1B~F  
    6. 二维光栅结构的建模 MtKM#@  
    D:vX/mf;7  
    OVa38Aucr3  
     该案例使用一般二维光栅工具，该工具嵌入在VirtualLab光栅工具箱。 .|z8WF*  
     通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 oeIza<:=R  
     通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 F*j0o +B5  
    0`%Ask  
    I/ V`@*/+  
    WHKe\8zWq  
    7. 偏振敏感光栅的分析  mPS27z(  
    O[<0\  
     可通过“偏振分析器”对偏振敏感光栅进行分析，该工具是VirtualLab光栅工具箱的一部分。 B4 +A  
     偏振片最重要的几个特性可直接进行选择(如偏振度、透射率和反射率) 6PdLJ#LS  
     此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。  Va3/#is'  
    8. 利用参数优化器进行优化 0mi$_Ld+  
    n|AV7c  
    PiZU _~A  
     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。 UTR`jXCg  
     如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 +X|^ ~)tMJ  
     在该案例种，提出两个不同的目标： \ICc?8oL  
     #1:最佳的优化函数@193nm 1?,1EYT"  
     #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 m%)Cw)t 7  
    mq6TwM  
    9. 优化@193nm g vu1  
    '4]_~?&x  
    <%GfF![v  
     初始参数： #[ ?E,  
     光栅高度：80nm 1XPYI  
     占空比：40% l7vxTj@(-  
     参数范围： Z|6,*XEc   
     光栅高度：50nm—150nm ^&Wa? m.  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) lXOT>$qR<  
     评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 UNJAfr P  
    =]m,7v Rq  
    c 4Wl^E 8  
     根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 $ n"*scyI  
     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。 z6x`O-\  
     “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 ViYfK7Z  
     在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 !@4 i:,p@  
    Z+g9!@'a  
    10. 优化@193nm结果 jN T+?2  
    <tto8Y j  
    l _gJC.  
     优化结果： 4c9 a"v  
     光栅高度：124.2nm g#b9xTG J^  
     占空比：31.6% s|\\"3  
     Ex透过率：43.1% X<mlaXwrA  
     偏振度：50.0 x". !&5  
    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。
    gnN"6r1  
    xZ(ryE%  
     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。 )];Bo.QA  
     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。 CRs@x` 5ue  
     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。 FW)VyVFmk  
    p-XO4Pc 6  
    11. 300nm到400nm波长范围的优化 Z~1uyr(  
    K7c[bhi_w  
    hI 1or4V  
     初始参数： PWk\#dJN&  
     光栅高度：80nm oe<DP7e  
     占空比：40% &>P<Zw-  
     参数范围： `lA_knS  
     光栅高度：50nm—150nm ,#U[)}im  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) zEk /15  
     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% H*HL:o-[  
    )f,9 h  
    D`R~d;U~  
     优化结果： xO&qo8*  
     光栅高度：101.8nm [,56oMd~  
     占空比：20.9% ,Q<mU4  
     Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） E<sd\~~A:  
     偏振对比度：50.0 WS//0  
    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。 7#(0GZN9h%  
    aM+Am,n`@  
    12. 结论 {"c`k4R  
    qL4s@<|~  
    • 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 ]-;MY@  
         (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。
    F-Bj  
    9DdR"r'7  
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