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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
    2xdJ(\JWM  
    案例315（3.1） x&/Syb  
    7`<? f O  
    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。 5{/Pn%5  
    PZg]zz=V4  
    1. 线栅偏振片的原理 c%/&@vs7  
    带金属脊的线栅偏振片（如铝，铬等）。 ,zw=&)W1  
    $5CY<,f  
    2. 建模任务 %c/"A8{eb  
    G/3lX^Z>  
    L\b_,'I  
     全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 Jd2Y)  
     偏振元件的重要特性： &`Z)5Ww  
     偏振对比度 )0d".Q|v4  
     透射率 m:O2_%\l  
     效率一致性 zp-~'kIJ  
     线格结构的应用(金属) |Pl{Oo+  
    !enz05VW6.  
    3. 建模任务：
          x-z方向(截面)            x-y方向(俯视图)
    WM )g(i~(  
    ;U3Vows  
    4. 建模任务：仿真参数 n >PM_W  
    Wc;D{p?Lb  
    偏振片#1: Eq;frnw>q  
     偏振对比度不小于50@193nm波长 J3S+| x h~  
     高透过率(最大化) &:f'{>3z  
     光栅周期：100nm(根据加工工艺)  /r@  
     光栅材料：钨(适用于紫外波段) =V]i?31[  
    偏振片#2: l"y9XO|  
     偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 pYUkd!K"  
     在波长范围内具有5%一致性的高透过率 3Il/3\  
     光栅周期：100nm XXmu|h  
     光栅材料：钨 7:E#c"S q  
    K2`WcEe  
    5. 偏振片特性 :!15>ML;-  
    s\FNKWQ  
     偏振对比度：(要求至少50:1) vm}.gQ  
    ibUPd."W  
    ;OqLNfU3y  
    R*eM 1  
     一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) > BCX%<&  
    NfN6KDd]2L  
    `^k<.O  
    0MGK3o)  
    6. 二维光栅结构的建模 EoW zHa  
    eG>Fn6G<g  
    A_U0HVx_  
     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。 S9+gVR8]C  
     通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 jN>UW}?  
     通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 x+`3G.  
    2]f.mq_PD  
    pR>QIZq<gT  
    [N+ruc?)  
    7. 偏振敏感光栅的分析 \ jdO,-(  
    2DdLqZY#  
     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。 9gayu<J  
     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) ~x|Sv4M  
     此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 5j5t?G;d,  
    8. 利用参数优化器进行优化 v~QZO4[ '  
    qZ1PC>  
    yE{UV>ry  
     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。 i.,B 0s] Z  
     如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 O4mWsr  
     在该案例种，提出两个不同的目标： N Z9,9  
     #1:最佳的优化函数@193nm >m{-&1Tx  
     #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 m]pvJJ@  
    o!0a8i  
    9. 优化@193nm sJ()ItU5i  
    me\)JCZpb{  
    s_kd@?=`x  
     初始参数： (:]iHg3  
     光栅高度：80nm 824%]i3  
     占空比：40% vtjG&0GSK  
     参数范围： cu|q &  
     光栅高度：50nm—150nm e$I:[>  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) .gg0:  
     评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 nwH|Hs riU  
    <-7Ha_#  
    ;yrcH+I$_  
     根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 )A;<'{t #L  
     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。 K 2v)"|T)  
     “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 G&Sg .<hn  
     在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 ||NCVGJG  
    zaPR>:r0  
    10. 优化@193nm结果 \LXNdE2B  
    .1M>KRSr,  
    wt,N<L  
     优化结果： i/B"d,=<  
     光栅高度：124.2nm u?/]"4  
     占空比：31.6% ).b+S>k  
     Ex透过率：43.1% xSZw,  
     偏振度：50.0 X / "H+l  
    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。
    6h8NrjX  
    #}?$mxME*  
     得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 qIp`'.#m  
     由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 > xw+2<  
     因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 rR;Om1 -,  
    #y%Ao\~kG  
    11. 300nm到400nm波长范围的优化 ,oe4*b}O=.  
    #xB%v  
    t trp| (  
     初始参数： 9!h+LGs(,  
     光栅高度：80nm .quc i(D  
     占空比：40% y0^FTSQ|  
     参数范围：  UI'eD)WR  
     光栅高度：50nm—150nm Ho|n\7$  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) "m5ZZG#R`  
     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% <u\G&cd_tA  
    L}+!<Ug  
    9G9lSj5>  
     优化结果： aleIy}"  
     光栅高度：101.8nm Oylw,*%  
     占空比：20.9% SQK6BEjE8  
     Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） zwS'AN'A  
     偏振对比度：50.0 iV=#'yY  
    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。 Zup?nP2GkT  
    L2%P  
    12. 结论 ~XRr }z_Lq  
    . b"e`Bw_=  
    • 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 HIAd"}^  
         (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。
    Qzv_|U  
    Ws(>} qjy  
     
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