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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
    'h:4 Fzo<  
    案例315（3.1） i'a M#4V  
    X/@Gx 4  
    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。 4X^0:.bT&  
    3M^ /   
    1. 线栅偏振片的原理 fUa`Y ryQ  
    带金属脊的线栅偏振片（如铝，铬等）。 ( \]_/ W  
    ':HV9]k  
    2. 建模任务 }JI5,d  
    Dgdh3q;  
    tJ 6:$dh  
     全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 <Wl! Qog'  
     偏振元件的重要特性： :r|dXW  
     偏振对比度 {|a' =I#2  
     透射率 GU=h2LSi]  
     效率一致性 2-8<uUy  
     线格结构的应用(金属) rt"\\sOlMB  
    7m1*Q@D  
    3. 建模任务：
          x-z方向(截面)            x-y方向(俯视图)
    b+{,c@1rd  
    ^b&aDm~(7  
    4. 建模任务：仿真参数 Z#9{1sHEP  
    7bTs+C_;7  
    偏振片#1: o'W &gkb9  
     偏振对比度不小于50@193nm波长 ZM<1;!i  
     高透过率(最大化) r&^4L  
     光栅周期：100nm(根据加工工艺) 3B>!9:w~f  
     光栅材料：钨(适用于紫外波段) |gT$M _}  
    偏振片#2: 1,4kw~tA  
     偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 ~jJu*s$?  
     在波长范围内具有5%一致性的高透过率 }Za[<t BWS  
     光栅周期：100nm z. 7 UfLV9  
     光栅材料：钨 wZ29/{,  
    Q7i^VN  
    5. 偏振片特性 eE1w<] Eg  
    eGZId v1  
     偏振对比度：(要求至少50:1) w)hJ0k  
    +-5CM0*&  
    d!,V"*S  
    mz>"4-]  
     一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) 7qu hp\  
    U%2pbGU  
    ,VbP$1t  
    Pf]L`haGN  
    6. 二维光栅结构的建模 KWM.b"WnXr  
    ^lbOv}C*  
    he 9qWL&^G  
     该案例使用一般二维光栅工具，该工具嵌入在VirtualLab光栅工具箱。 I/fERnHM/+  
     通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 7 pp[kv;!G  
     通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 %$S.4#G2  
    AuSL?kZ4|Y  
    z;1yZ4[G  
    _^Rf*G!  
    7. 偏振敏感光栅的分析 4_)@Nq  
     gryC#  
     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。 i yMIP~N,$  
     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) !i0:1{.  
     此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 pl'n 0L<l  
    8. 利用参数优化器进行优化 v"\Q/5p  
    Q_]O[Kx  
    Zn&X Uvdl  
     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。 Bz]j&`  
     如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 WY  #pzBA  
     在该案例种，提出两个不同的目标： fk;39$[  
     #1:最佳的优化函数@193nm BPtU]Bv-  
     #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 vxY7/_]  
    HSq&'V  
    9. 优化@193nm L~CwL  
    p e |k}{  
     KGFmC[  
     初始参数： sYgpK92  
     光栅高度：80nm N'3Vt8o,  
     占空比：40% 7l%O:M(\  
     参数范围： ' !ZFK}  
     光栅高度：50nm—150nm AI/xOd!a  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ?HAWw'QW  
     评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 szGp<xv_p  
    @'jC>BS8`  
    m<hR Lo  
     根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 t@.M;b8  
     通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 Q3'\Vj,S&  
     “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 `pOiv&>  
     在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。  ze{  
    -}4<P}.5T  
    10. 优化@193nm结果 VYMs`d[  
    ~;9B\fE`  
    H<Ed"-n$I<  
     优化结果： 5W(G~m?jC6  
     光栅高度：124.2nm rs`H':a/  
     占空比：31.6% ~f;d3dJ]/  
     Ex透过率：43.1% 9YwK1[G6/  
     偏振度：50.0 %\Z{~(&-v  
    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。
    zkA"2dh  
    3 T+#d-\  
     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。 9Qst5n\Z  
     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。 eZJrV} 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。 j:0(=H!#  
    eZ8~t/8  
    11. 300nm到400nm波长范围的优化 049E# [<Q"  
    Gn>#Mvq  
    g!,>.  
     初始参数： mhv{6v  
     光栅高度：80nm c!d>6:\  
     占空比：40% QI0d:7!W1  
     参数范围： 9~J  
     光栅高度：50nm—150nm Tky\W%Ag  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) +vY8HQ|v  
     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% Ml@,xJ/aia  
    TyI"fP  
    o4^rE<vJ  
     优化结果： FZ)_WaqGf  
     光栅高度：101.8nm / q*n*j  
     占空比：20.9% Y &6vTU  
     Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） tF}Vs}  
     偏振对比度：50.0 B{hP#bYK  
    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。 !vH7vq  
    X~(%Y#6  
    12. 结论 ^rO3B?_  
    YII1 Z'q  
    • 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 Yw&{.<sL  
         (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。
    ?`#)JG,A7  
    By%mJ%$~  
     
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