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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

Ji[g@#  
案例315(3.1) P{eRDQ=  
0Q>|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。 l`&6W?C  
29^bMau)v  
1. 线栅偏振片的原理 6sl<Z=E#  
[attachment=70652]
带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 Xb* _LZAU  
kVnyX@  
2. 建模任务 l|A8AuO*?  
[attachment=70653]
ssITe., ny  
}!V<"d,!  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 I;-5]/,  
 偏振元件的重要特性: %n25Uq  
 偏振对比度 acY[?L_6J  
 透射率 vXyo  
 效率一致性 yQ{_\t1Wd  
 线格结构的应用(金属) ~^~RltY  
K=TW}ZO  
3. 建模任务
      x-z方向(截面)            x-y方向(俯视图)
[attachment=70654]
7 afA'.=  
5,BkwAr+6[  
4. 建模任务:仿真参数 sDm},=X}  
]wpYxos  
偏振片#1: IQ=|Kj9h  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 ' ,`4 U F  
 高透过率(最大化) l0\>zWLZZ9  
 光栅周期:100nm(根据加工工艺)  _np>({  
 光栅材料:钨(适用于紫外波段) zl 0^EltiU  
偏振片#2: up3<=u{>  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 0C+y q'D~[  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 HcVs(]tIW  
 光栅周期:100nm B4 Af  
 光栅材料:钨 u6I0<i_KZ  
/{ MH'  
5. 偏振片特性 1vK(^u[  
ku9F N  
 偏振对比度:(要求至少50:1) ((>3,%B`  
,tF" 4|#  
[attachment=70655] SA 4je9H%  
W#7-%o T  
 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) 7WfirRM  
GVc[p\h(  
[attachment=70656] 1qKxg  
FJ,\?ooGf  
6. 二维光栅结构的建模 \BcJDdL  
[attachment=70657]
< Gy!i/  
Xa%&.&V  
 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。 5YG@[ic  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 2j/1@Z1j=  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 $CwTNm?  
?CW^*So  
[attachment=70658]
i =fOdp  
hOLy*%  
7. 偏振敏感光栅的分析 l)PFzIz=V  
[attachment=70659]
&T/q0bwd  
 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。 5A]LNA4i  
 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) V?V)&y] 4  
 此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 -KJ!  
8. 利用参数优化器进行优化 ah"MzU)  
[attachment=70660] ]G o~]7(5|  
Z=Y_;dS9  
 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。 ;/^]|  
 如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 3G/ mB  
 在该案例种,提出两个不同的目标: b}*@=X=4o  
 #1:最佳的优化函数@193nm tqwk?[y}+l  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 J%-lw{FC  
$h]Y<&('G  
9. 优化@193nm c>WpOZ,  
[attachment=70661] GgpQ]rw  
)bCG]OM7<  
 初始参数: JU=\]E@8c  
 光栅高度:80nm 'oHOFH9:{b  
 占空比:40% >[%.h(h/%  
 参数范围: 6[3Ioh  
 光栅高度:50nm—150nm q~' K9  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) E ^SM`  
 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 <&Y}j&(  
[attachment=70662] XAULD]Q  
ND55`KT4  
 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 o!l3.5m2d  
 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。 NtA|#"^  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 o )nT   
 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 oA3W {  
.1z$ A  
10. 优化@193nm结果 kG;eOp16R  
[attachment=70663] 9p\wTzA  
g"dZB2`C  
 优化结果: 3e!Yu.q:  
 光栅高度:124.2nm JPTI6"/  
 占空比:31.6% [>M*_1F  
 Ex透过率:43.1% dj y:  
 偏振度:50.0 ;/)Mcx]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。
[attachment=70664]
 IB.'4B7  
XC/]u%n8](  
 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。 )*TW\v`B  
 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。 c2\rjK   
 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。 !.2CAL  
TA@tRGP>  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 x,w`OMQ}c  
[attachment=70665]
\{M rQ2jd  
2NA rE@  
 初始参数: VNxpOoV=S  
 光栅高度:80nm Lr24bv\  
 占空比:40% \Sq"3_m4T  
 参数范围: 74}eF)(me  
 光栅高度:50nm—150nm 7k`*u) Q  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) CNpe8M=/3  
 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% &` 00/p  
[attachment=70666] (Xr_ np @  
GEe 0@q#YA  
 优化结果: 7i+!^Qj?y  
 光栅高度:101.8nm DQ n`@  
 占空比:20.9% -e`oW.+  
 Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) i>]<*w  
 偏振对比度:50.0 _']%qd"%  
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。 MKVfy:g%So  
lZS_n9Sc  
12. 结论 fOK+DT~  
e$ XY\{  
  • 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 /+x#V!zM  
       (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。
V &mH#k  
C`yvBt40r  
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