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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
    4Hd Si  
    案例315（3.1） #=x+ [d+  
    .e$%[ )D  
    该应用案例说明了两个不同紫外光谱偏振片的参数优化，紫外偏振片具有亚波长线栅结构。两个系统具有不同的功能，如193nm工作波长和以及在期望光谱范围内效率的一致性。 wlVvxX3%  
    XnA6/^  
    1. 线栅偏振片的原理 pqq?*\W&[v  
    带金属脊的线栅偏振片（如铝，铬等）。 ]xrD<  
    >0V0i%inmF  
    2. 建模任务 ;]@exp 5  
    `[@VxGy_  
    6 [ _ fD  
     全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 ITc `]K  
     偏振元件的重要特性： bK7.St  
     偏振对比度 TkT-$=i  
     透射率 ,Hh*3rR^  
     效率一致性 @+t (xCv  
     线格结构的应用(金属) 6ZEdihBei  
    2Oi'E  
    3. 建模任务：
          x-z方向(截面)            x-y方向(俯视图)
    k_O-5{  
    m&cvU>lC  
    4. 建模任务：仿真参数 0BFz7  
    GBr,LN  
    偏振片#1: kjX7- ZPY  
     偏振对比度不小于50@193nm波长 eP?~- #  
     高透过率(最大化) R8uj3!3^  
     光栅周期：100nm(根据加工工艺) p z @km  
     光栅材料：钨(适用于紫外波段) sDAK\#z  
    偏振片#2: Gc^t%Ue-H)  
     偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 [Q:f-<nH  
     在波长范围内具有5%一致性的高透过率 J7m`]!*t  
     光栅周期：100nm , QA9k$`  
     光栅材料：钨 9'X@@6b*'  
    J% AG`  
    5. 偏振片特性 f?5A"-NS  
    e&ts\0  
     偏振对比度：(要求至少50:1) dq2@6xd  
    XLocg  
    6lZGcRO  
    vG3M5G  
     一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%)  feN!_ -  
    Iy.mVtcsZ  
    KcnjF^k  
    _T a}B4;  
    6. 二维光栅结构的建模 ETg{yBsp  
    + "zYn!0  
    ]Y=S  
     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。 TR?Bvy2s:g  
     通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 ~.H~XK w  
     通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 ( mt*y]p?  
    EO"6Dq(  
    u`+ 'lBE,  
    d^y86pq.  
    7. 偏振敏感光栅的分析 _1\poAy  
    q55M8B 4w  
     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。 | F8]Xnds  
     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) 1Df, a#,y"  
     此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 IE}Sdeqi)  
    8. 利用参数优化器进行优化 @x*.5:[  
    ]6q*)q:`  
    :U8k|,~f  
     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。 &rcdr+'  
     如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 s*eyTm  
     在该案例种，提出两个不同的目标： w?i)/q  
     #1:最佳的优化函数@193nm \ JG #m  
     #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 z :? :  
    Gj*SPU  
    9. 优化@193nm \D ^7Z97  
    8,H~4Ce3  
    0yKh p: ^  
     初始参数： xmOM<0T  
     光栅高度：80nm m $)YYpX  
     占空比：40% 1S&0  
     参数范围： >gF-6nPQ  
     光栅高度：50nm—150nm _=6vW^ s  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) b70AJe=  
     评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 4':MI|/my_  
    vyujC`61d  
    HMhLTl{;  
     根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 51z/  
     通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 !*9FKDB{  
     “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 y&h~Oa?,;  
     在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 +hZ] B<$  
    o;E (Kj  
    10. 优化@193nm结果 YN$`y1V  
    u6f4yQ  
    @::lJDGVv  
     优化结果： :bI,rEW#_  
     光栅高度：124.2nm y>4p~  
     占空比：31.6% sFCf\y  
     Ex透过率：43.1% =#jTo|~u4o  
     偏振度：50.0 NWeV>;lh9  
    优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。
    =1eV   
    \;i G{}(  
     得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 1R*1BStc  
     由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 N-Qu/,~+  
     因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 FX cc1X/  
    dWMccn;-m  
    11. 300nm到400nm波长范围的优化 LMt0'Ml9  
    S3nB:$_-;  
    p1C_`f N,  
     初始参数： DZ,<Jmg&e*  
     光栅高度：80nm BF>T*Z-Ki  
     占空比：40% )7tV*=?Ic8  
     参数范围： cl ?< 7  
     光栅高度：50nm—150nm nMLU-C!t  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) LE<:.?<Z-  
     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% .vN)A *  
    \A` gK\/h  
    $ V3n~.=  
     优化结果： y|$vtD%c  
     光栅高度：101.8nm dvC0 <*V  
     占空比：20.9% H^ESA s6  
     Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） 7? +5%7-  
     偏振对比度：50.0 (\T8!s{AO  
    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。 C3]\$  
    lp?i_p/z  
    12. 结论 7k.d|<mRv  
    ;OQ#@|D  
    • 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 B>ms`|q=l  
         (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。
    *xEI Zx  
    !IfI-Q  
     
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