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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
    a@ ^)?cH!z  
    案例315（3.1） v7/k0D .  
    y3':x[d  
    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。 pJ JOy  
    [!#}#  
    1. 线栅偏振片的原理 }.1}yz^y  
    带金属脊的线栅偏振片（如铝，铬等）。 mNlbiB  
    RI<&cgWn+<  
    2. 建模任务 &b'{3o_KN  
    [A'e7Do%'  
    ftz-l&5  
     全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 DzIV5FG  
     偏振元件的重要特性： 6rM{r>  
     偏振对比度 RivhEc1h%  
     透射率 L2c\i  
     效率一致性 ^{YK'60  
     线格结构的应用(金属) 26p_fKY  
    a ?\:,5=  
    3. 建模任务：
          x-z方向(截面)            x-y方向(俯视图)
    < lUpvr  
    Uz=o l.E  
    4. 建模任务：仿真参数 kQp*+ras  
    &dPI<HlM  
    偏振片#1: T7|=`~  
     偏振对比度不小于50@193nm波长 2%| n}V[  
     高透过率(最大化) }~p%e2<  
     光栅周期：100nm(根据加工工艺) 3:)_oHq  
     光栅材料：钨(适用于紫外波段) R8 LHwRQ  
    偏振片#2: ?Yx2q_KZk  
     偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 6E2#VT>@/  
     在波长范围内具有5%一致性的高透过率 bYmk5fpRG  
     光栅周期：100nm RXo6y(^  
     光栅材料：钨 9e4`N"#,lI  
    gtIEpYN+  
    5. 偏振片特性 ,4=mlte"  
    )%<,JD  
     偏振对比度：(要求至少50:1) OdO n wY  
    D< kf/hj  
    2PSkLS&IM  
    v(6[z)A0  
     一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) 7j HrLsB  
    +~|Jn_:A f  
    <m0=bm{j  
    }57Jn5&'  
    6. 二维光栅结构的建模 #M<YNuE#"  
    Xpv<v[a  
    ^Nu j/  
     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。 T`,G57-5  
     通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 bc NyB$S  
     通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 Igw2n{})w  
    KdD~;Ap$  
    ;mg.} fI  
    ]+b?J0|P<  
    7. 偏振敏感光栅的分析 a^\ F9^j  
    O.Y|},F  
     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。 DliDBArxZ  
     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) b~B'FD  
     此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 ?NvE9+n  
    8. 利用参数优化器进行优化 R+!oPWfb  
    K7C!ZXw~  
    s Ytn'&$\  
     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。 Spu;   
     如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 >FS%-eI6  
     在该案例种，提出两个不同的目标： 0!RP7Sx  
     #1:最佳的优化函数@193nm `gF`Sgz  
     #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 wp'[AR}  
    ! &cfX/y8  
    9. 优化@193nm HR?bnkv|id  
    =T#hd7O`V  
    l>L?T#v!_  
     初始参数： OH@gwC  
     光栅高度：80nm wWSw0 H/  
     占空比：40% +Z-{6C  
     参数范围： $at\aJ  
     光栅高度：50nm—150nm -ik=P ]?  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) N"tX K  
     评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 gPA8A>U)[  
    X$G:3uoN  
    p!)PbSw#  
     根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 tOte[~,  
     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。 U#- 5",X|  
     “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 W$Xr:RU  
     在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 ZoYllk   
    9V~hz (^  
    10. 优化@193nm结果 v~W ;&{  
    *_m ER`  
    &;W K=#  
     优化结果： YMy**  
     光栅高度：124.2nm f:y:: z  
     占空比：31.6% gwsOw [;k  
     Ex透过率：43.1% L]Xx-S  
     偏振度：50.0 t-n'I/^5  
    优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。
    9$qw&j[  
    xls US'Eo  
     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。 LOu9#w"  
     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。 )~S`[jV5  
     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。 $ %|b6Gr/&  
    '66nqJb*  
    11. 300nm到400nm波长范围的优化 C-@M|K9A'  
    ^|vP").aQm  
    b"`Q&V.  
     初始参数： *a0#PfS[  
     光栅高度：80nm 6' \M:'<0e  
     占空比：40% K6)IBV;  
     参数范围： ?' mP`9I  
     光栅高度：50nm—150nm ( Rp5g}b  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) <lU(9) L;&  
     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% d_f*'M2Gv  
    ME$J?3r  
    wr(*RI"  
     优化结果： wlh%{l  
     光栅高度：101.8nm jq_4x[  
     占空比：20.9% R<hsG%BS(D  
     Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） [9}<N2,9z  
     偏振对比度：50.0 :/Z1$xS  
    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。 #N'9F&:V$  
    !}c\u  
    12. 结论 O-pH~E  
    |%rRALIY  
    • 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 V`i(vC(  
         (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。
    o4j!:CI  
    usu{1&g  
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