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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
    X`/k)N>l  
    案例315（3.1） >uB?rGcM  
    C =xa5Y  
    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。 aKDKmHd  
    B@))8.h]  
    1. 线栅偏振片的原理 Po0A#Zl  
    带金属脊的线栅偏振片（如铝，铬等）。 iVr JQ  
    nF:4}qy\  
    2. 建模任务 c#]4awHU  
    Hio0HL-  
    7z,C}-q  
     全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 Oszj$C(jF  
     偏振元件的重要特性： Qljpx?E  
     偏振对比度 kH1~k,|\&K  
     透射率 /s?`&1v|r  
     效率一致性 W i.& e  
     线格结构的应用(金属) Lb-OsKU  
    Oo~; L,  
    3. 建模任务：
          x-z方向(截面)            x-y方向(俯视图)
    .V<+v-h  
    Qel9G($=  
    4. 建模任务：仿真参数 (lqC[:  
    G!##X: 6'  
    偏振片#1: @1j   
     偏振对比度不小于50@193nm波长 %2{ye  
     高透过率(最大化) Y|qTyE%  
     光栅周期：100nm(根据加工工艺) 4at?(B+  
     光栅材料：钨(适用于紫外波段) Dy&i&5E.-l  
    偏振片#2: ]/6z; ~3U  
     偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 3=[mP, pLh  
     在波长范围内具有5%一致性的高透过率 {Xy5pfW Q  
     光栅周期：100nm J)> c9w  
     光栅材料：钨 >Tx?%nQ  
    .Hm>i  
    5. 偏振片特性 v1JzP#  
    t?gic9 q  
     偏振对比度：(要求至少50:1) r5/0u(\LB  
    s8Q 5ui]  
    f~[7t:WD*  
    gJ{)-\  
     一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) ?^{Ah}x  
    P+sW[:  
    J;e2&gB  
    0+ '&`Q!u  
    6. 二维光栅结构的建模 WwFm*4{[o  
    Zi i   
    & .j&0WE  
     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。  _[3D  
     通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 uzPV To|=  
     通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 qDIZJ h  
    3hH<T.@)  
    V!=,0zy~Z  
    3"i-o$P  
    7. 偏振敏感光栅的分析 N+xP26D8  
    /SB;Von  
     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。  (ZizuHC  
     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) 'H!Uh]!  
     此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 EVSX.'&f  
    8. 利用参数优化器进行优化 T^KKy0ZGM  
    X_h}J=33Q  
    cI*;k.KU  
     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。 7}>EJ  
     如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 {\5  
     在该案例种，提出两个不同的目标： [q -h|m  
     #1:最佳的优化函数@193nm SnfYT)Ph  
     #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 ]ieeP4*  
    M }D}K\)  
    9. 优化@193nm niyV8v  
    CTa57R  
    r19 pZAc  
     初始参数： b$jo Y*< 6  
     光栅高度：80nm pnOAs&QAm  
     占空比：40% da(<K}  
     参数范围： ^h6tr8yn  
     光栅高度：50nm—150nm T8g$uFo  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) @9s$4DS  
     评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 D,feF9  
    TeM|:o  
    5j(k:a+!H  
     根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 HZge!Yp<  
     通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 R m( "=(  
     “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 &8lZNv8;(p  
     在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 +e``OeXog  
    a~w$#fo"`f  
    10. 优化@193nm结果 o+'6`g'8  
    rILYI;'o  
    Gc|idjW4  
     优化结果： k,*XG$2h  
     光栅高度：124.2nm S9.o/mr  
     占空比：31.6% |L ev.,,Ph  
     Ex透过率：43.1% 7[)E>XRE  
     偏振度：50.0 e^voW"?%  
    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。
    {IjR^J=k  
    PW0LG^xp`  
     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。 WyiQoN'q  
     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。 upmx $H>  
     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。 ~xFkU#  
    <hyKu  
    11. 300nm到400nm波长范围的优化 t6c4+D'{].  
    Bzf^ivT3L  
    ^cWnF0)j.  
     初始参数：  ob]w;"  
     光栅高度：80nm R|(a@sL  
     占空比：40% \FaP|28h  
     参数范围： ih3n<gXF  
     光栅高度：50nm—150nm ? r4>"[  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ^\m![T\bX  
     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% !N^@4*  
    h?U O&(  
    F+qm[Bc8  
     优化结果： $`8wJf9@w  
     光栅高度：101.8nm -9?]IIVb  
     占空比：20.9% HzsdHH(J  
     Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） ~W/z96' 5  
     偏振对比度：50.0 ueNS='+m  
    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。 %BODkc Zh  
    DlJo^|5  
    12. 结论 :`sUt1Fw.  
    -{vD: Il=6  
    • 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 ]?4hyN   
         (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。
    dO\"?aiD  
    <_+X 88  
     
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