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infotek_vlf 2016-06-01 16:46

VirtualLab实例_紫外光栅偏振片的参数优化

_\E{T5  
案例315(3.1) \PS{/XK  
d,=Kv  
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。 0_yE74i  
8 vNgePn  
1. 线栅偏振片的原理 vW4~\]  
[attachment=70652]
带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 `@GqD  
S,T?(lSl  
2. 建模任务 )6|7L)Dk  
[attachment=70653]
H5t 9Mg|  
8@%Xd^  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 b i^h&H  
 偏振元件的重要特性: 2m. RM&TdB  
 偏振对比度 HZMs],GX  
 透射率 9 x WC<i  
 效率一致性 Z=%+U _,  
 线格结构的应用(金属) /UeLf $%ZW  
-1Y9-nn[m  
3. 建模任务
      x-z方向(截面)            x-y方向(俯视图)
[attachment=70654]
l,uYp"F,ps  
~82[pY  
4. 建模任务:仿真参数 ]2G5ng' @  
}HS:3Dt  
偏振片#1: ]D^dQ%{  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 0P`wh=")  
 高透过率(最大化) Li ,B,   
 光栅周期:100nm(根据加工工艺) mhTpR0  
 光栅材料:钨(适用于紫外波段) 1@IRx{v$  
偏振片#2: OJE<2:K  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 Wz$%o'OnC  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 .4={K)kz|F  
 光栅周期:100nm H e]1 <tx  
 光栅材料:钨 `}o4&$  
Z:f0>  
5. 偏振片特性 WtI1h`Fo  
WujIaJt-  
 偏振对比度:(要求至少50:1) pM~Xh ]/  
E#"QaI8`  
[attachment=70655] ga#,42)H  
Q0~5h?V'  
 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) .lu:S;JSnS  
PK1j$ &F  
[attachment=70656] m%V+px  
5A1oZ+C#  
6. 二维光栅结构的建模 T#Pz_ hAu  
[attachment=70657]
}]vj"!?a  
Okk[}G)  
 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。 =fMSmn1S  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 9[DQ[bL  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 J#*Uf>5NY  
P Y +~,T2  
[attachment=70658]
LLmgk"  
> 7!aZO  
7. 偏振敏感光栅的分析 /rp4m&!  
[attachment=70659]
kF'^!Hp  
 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。 ^vm[`M  
 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) [rqe;00]  
 此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 hM E|=\  
8. 利用参数优化器进行优化 ub6\m=Y7  
[attachment=70660] =1^a/  
.G+}Kn9!  
 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。 ^7q=E@[e  
 如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 *pP"u::S  
 在该案例种,提出两个不同的目标: L1BpkB  
 #1:最佳的优化函数@193nm Lhl) pP17  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 ]SrKe-*:U  
IcL3.(!]l  
9. 优化@193nm Td[w<m+p<P  
[attachment=70661] yP0P-8  
F$r8 hj`  
 初始参数: 2a.NWJS  
 光栅高度:80nm ;t%L (J  
 占空比:40% w|WZEu:0|  
 参数范围: {+c/$4 <  
 光栅高度:50nm—150nm xmKa8']x  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) q`1t*<sk  
 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 qU8UKIP  
[attachment=70662] q<>2}[W  
=\4w" /Y  
 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 jbIWdHZ/US  
 通过改变参数的权重,以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 5K'EuI)  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 QXJD' c  
 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 ?f']*pD8  
PB>p"[ap4  
10. 优化@193nm结果 _if&a'  
[attachment=70663] };9dd3X  
Oi BK  
 优化结果: t)XV'J  
 光栅高度:124.2nm L:Wy- Z  
 占空比:31.6% i?=3RdP/R1  
 Ex透过率:43.1% SJU93n"G/  
 偏振度:50.0 {J})f>x<xM  
优化后的偏振片满足所需的光学功能,并达到给定的技术要求。
[attachment=70664]
i`&yPw  
1\YX|  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性,对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 <eN>X:_N  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化,透射表现出较差的一致性。 344,mnAd  
 因此,在第二个步中,将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 @mP@~  
,_NO[+5U  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 ;x^&@G8W`  
[attachment=70665]
"]c:V4S#`A  
6./&l9{h+  
 初始参数: %c^]Rdl  
 光栅高度:80nm ""pJO 6bI  
 占空比:40% D{N1.rSxv  
 参数范围: { w!}:8p  
 光栅高度:50nm—150nm ^Jnp\o>  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) .6O>P2m]a_  
 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外,透射一致性偏差不超过5% @2$PU{dH  
[attachment=70666] ac+7D:X  
! FHNKh  
 优化结果: ] (MXP,R  
 光栅高度:101.8nm 9q* sR1  
 占空比:20.9% }QJE9;<e  
 Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) Y2<#%@%4  
 偏振对比度:50.0 aF'Ik XG d  
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=zZGd%  
SF_kap%JM  
12. 结论 )>\Ne~%  
S}Mxm 2  
  • 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 WDzov9ot  
       (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。
uU5:,Wy+dg  
GQ8I |E  
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