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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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    离线infotek_vlf
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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2016-06-01
    %a- *Ku  
    案例315（3.1） nA:\G":\y  
     AnK-\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。 K?[*9Q'\  
    w E^6DNh  
    1. 线栅偏振片的原理 d1YE$   
    带金属脊的线栅偏振片（如铝，铬等）。 : tKa1vL  
    XRi/O)98o  
    2. 建模任务 `NIc*B4q.  
    f>$Ld1  
    [C)JI;\  
     全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 ^B[%|{cO  
     偏振元件的重要特性： !vNZ- }  
     偏振对比度 2 MFGKzO  
     透射率 |3\$\qa  
     效率一致性 Sn 3@+9J  
     线格结构的应用(金属) "Uy==~  
    }1<_  
    3. 建模任务：
          x-z方向(截面)            x-y方向(俯视图)
    gG;d+s1  
    gY'w=(/`  
    4. 建模任务：仿真参数 OnGtIY  
    d5?"GFy  
    偏振片#1: 3m1]Ia -9  
     偏振对比度不小于50@193nm波长 hZ_0lX}  
     高透过率(最大化) )U4h?J  
     光栅周期：100nm(根据加工工艺) a o_A %?Ld  
     光栅材料：钨(适用于紫外波段) -&87nR(eW  
    偏振片#2: DoV<p?U  
     偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 7gIK+1`  
     在波长范围内具有5%一致性的高透过率 6n9;t\'Gt  
     光栅周期：100nm P $4h_dw  
     光栅材料：钨 E]x)Qr2Ju  
    {)^P_zha[9  
    5. 偏振片特性 =*f>vrme  
    nv WTx4oy  
     偏振对比度：(要求至少50:1) ('1k%`R%  
    - zaqL\  
    2I!STP{!l  
    /+pPcK  
     一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) 1S !<D)n  
    zPwU'TbF  
    [H#*#v  
    :/e= J  
    6. 二维光栅结构的建模 3wRk -sl  
    -OLXRc=  
    IEb"tsel  
     该案例使用一般二维光栅工具，该工具嵌入在VirtualLab光栅工具箱。 *h ~Y=#`8*  
     通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 j!c[$;  
     通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 f@roRn8p?  
    z!09vDB^  
     (`0dO8  
    # L\t)W  
    7. 偏振敏感光栅的分析 ;bJ2miO"e  
    BV=L.*  
     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。 H*U\P2C!)  
     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) cE x$cZRMI  
     此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 *|c*/7]<  
    8. 利用参数优化器进行优化 #A|~s;s>N  
    G-FTyIP>'  
    ~;/\l=Xl  
     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。 3HsjF5?W  
     如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 phIEz3Fu/  
     在该案例种，提出两个不同的目标： $"Oy }  
     #1:最佳的优化函数@193nm {Kp<T  
     #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 h-VpX6  
    @a.Y9;O  
    9. 优化@193nm %]9 <a  
    h3^ &,U  
    zdA:K25"  
     初始参数： K`PmWxNPh  
     光栅高度：80nm Ov{fO  
     占空比：40% v2<roG6.V  
     参数范围： #80*3vi~F  
     光栅高度：50nm—150nm *"E?n>b  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) e=t?mDh#E  
     评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 5 Vm |/  
    )2X ng_,  
    "A jtNL5  
     根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 7lpd$Y  
     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。 }z&P^p)R  
     “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 4%WV)lt  
     在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 dG{`Jk  
    H3 _7a9  
    10. 优化@193nm结果 .rj FhSr$  
    LX.1]T*m`  
    /p') u3  
     优化结果： &/ lJ7=Nq  
     光栅高度：124.2nm +j5u[X  
     占空比：31.6% ?r@euZ&  
     Ex透过率：43.1% r;w_B%9  
     偏振度：50.0 RM53B  
    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。
    ]>@; 2%YvY  
    {jzN  
     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。 vCwDE~  
     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。 xmtbSRgK9  
     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。 v8Ncquv  
    /qF7^9LtaY  
    11. 300nm到400nm波长范围的优化 S[UHx}.  
    |0w'+HaE~N  
    ] K7>R0  
     初始参数： sZ-]yr\E"  
     光栅高度：80nm =ox#qg.5  
     占空比：40%  e4NT  
     参数范围： uMF\3T(x4  
     光栅高度：50nm—150nm ~%^af"_  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) _u}v(!PI  
     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% $X5~9s1Wl  
    :5?ti  
    > c7/E  
     优化结果： t; n6Q0  
     光栅高度：101.8nm #I@]8U#,":  
     占空比：20.9% l3}n.ODA  
     Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） }eb%"ZH4|  
     偏振对比度：50.0 &F\J%#{  
    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。 nvD"_.KrJ  
    &+`l $h  
    12. 结论 ,?B.+4CW\E  
    lGPC)Hu{`  
    • 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 K_`*ZV{r  
         (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。
    !5`}s9hsF_  
    (W+9 u0Zq  
     
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