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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
    L,pSdeq  
    案例315（3.1） 05 Q8`  
    $)]FCuv  
    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。 Z^6(&Rh  
    5(7MQuRR  
    1. 线栅偏振片的原理 uW9M&"C~  
    带金属脊的线栅偏振片（如铝，铬等）。 =hOa 0X=  
    Q3q.*(#  
    2. 建模任务 %u0;.3Gw  
    2rtP.*dd  
    :fVMM7  
     全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 p-r%MnT  
     偏振元件的重要特性： ya L W(@  
     偏振对比度 HHTsHb{7  
     透射率 $2CGRhC  
     效率一致性 z8 ;#H tr  
     线格结构的应用(金属) G?d,$NMo|  
    e@-Mlq)  
    3. 建模任务：
          x-z方向(截面)            x-y方向(俯视图)
    4`P2FnJ?  
    67\Ojl~(1  
    4. 建模任务：仿真参数 I*S`I|{J  
    <?{}Bo0xG  
    偏振片#1: 9Pp|d"6]y  
     偏振对比度不小于50@193nm波长 ,1;8DfVZV  
     高透过率(最大化)  M .`  
     光栅周期：100nm(根据加工工艺) sVdK^|j  
     光栅材料：钨(适用于紫外波段) Cj 2 Xl  
    偏振片#2: U.7y8#qf3R  
     偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 tq:tY}:4  
     在波长范围内具有5%一致性的高透过率 i!$^NIcJ  
     光栅周期：100nm 9Y%?)t.2  
     光栅材料：钨 UdW(\%  
    b\;u9C2y'  
    5. 偏振片特性 :t{vgi D9  
    .7gE^  
     偏振对比度：(要求至少50:1) .!8X]trEg  
    3!9 yuf  
    UnWGMo?JEi  
    s P4 ,S(+e  
     一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) 6_5d  
    H'GYJ ?U"  
    }j(2Dl  
    _=*tDa  
    6. 二维光栅结构的建模 :6j :9lYL2  
    -+=:+LhSMb  
    )uid!d  
     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。 ,ANK3n\  
     通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 4JZHjf0M6  
     通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 YqSXi~.  
    R=?po=  
    2vkB<[tSs  
    s9rtXBJP  
    7. 偏振敏感光栅的分析 Az< 9hk  
    u[i7:V%  
     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。 $C05iD  
     偏振片最重要的几个特性可直接进行选择(如偏振度、透射率和反射率) 8q?;Hg  
     此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 >U~|R=*  
    8. 利用参数优化器进行优化 {y:#'n  
    p + l_MB  
    \_*MJ)h)X  
     利用VirtualLab参数优化器可根据给定的评价函数轻松地对结构参数进行优化。 hygnC`|  
     如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 xe6_RO%  
     在该案例种，提出两个不同的目标： 9S1Ti6A  
     #1:最佳的优化函数@193nm 5':Gu}Vq  
     #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 .^LL9{?  
    B8 0odU&  
    9. 优化@193nm |#&V:GZp  
    M[K0t>ih  
    ]`@]<6  
     初始参数： 7SK 3  
     光栅高度：80nm \|~?x#aA  
     占空比：40% ^'7C0ps+A  
     参数范围： MxgLzt Y  
     光栅高度：50nm—150nm nQ642i%RQ  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) dm2CA0   
     评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 ~y)bYG!G  
    JEsLF{  
    )8$:DW;  
     根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 g%\$ !b  
     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。 8Z dUPW\e  
     “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 }. xrJ52Tz  
     在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 >:jM}*dnL  
    z+k=|RMau  
    10. 优化@193nm结果 Ns2,hQFc  
    v_z..-7Dq+  
    Ak6MPuBB-  
     优化结果： x7.QL?qR.  
     光栅高度：124.2nm Z cm<Fw  
     占空比：31.6% >I4p9y(u  
     Ex透过率：43.1% _r\$NgJIM  
     偏振度：50.0 D1X4|Q*SK  
    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。
    $Ns,ts(ng  
    ^qeY9O  
     得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 jC%35bi  
     由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 N-2([v  
     因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 j0iAU1~_VX  
    X>Al:?`}N  
    11. 300nm到400nm波长范围的优化 9c6czirwR^  
    iiX\it$s  
    &|.hkR2k  
     初始参数： s.yq}Q  
     光栅高度：80nm <b d1  
     占空比：40% pWs\.::B  
     参数范围： JiFA]M`^Q  
     光栅高度：50nm—150nm \ ]   
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) e Om< !H  
     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% Vd+td;9(  
    38c?^  
    F{k$Atb?g/  
     优化结果： ;} lT  
     光栅高度：101.8nm |h&<_9  
     占空比：20.9% ~:>AR` 9G  
     Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） 7tSJniB  
     偏振对比度：50.0 S!;L F4VA  
    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。 q,B3ru.?d  
    }* QO]_U?  
    12. 结论 I^~=,D  
    w6T[hZ 9  
    • 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 5@P%iBA4(3  
         (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。
    :qKF58W  
    \q~w<%9Dq  
     
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