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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
    ^,M&PP6  
    案例315（3.1） G]- wN7G  
    4/B n9F  
    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。 ^sjL@.'m$N  
    +e6c4Tw/  
    1. 线栅偏振片的原理 0fd\R_"d.  
    带金属脊的线栅偏振片（如铝，铬等）。 P_w\d/3  
    0u"/7OU  
    2. 建模任务 mzX <!  
    2iM8V  
    |_P-  
     全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 U5z}i^8a  
     偏振元件的重要特性： OLdD3OI  
     偏振对比度 r4D 6I,  
     透射率 +L$,jZqS  
     效率一致性 ", :Ta|  
     线格结构的应用(金属) X}5aE4K/  
    (cj3[qq  
    3. 建模任务：
          x-z方向(截面)            x-y方向(俯视图)
    aumXidb S  
    7Z;w<b~  
    4. 建模任务：仿真参数 XFg.Z+ #  
    p~sfd  
    偏振片#1: :~2An-V  
     偏振对比度不小于50@193nm波长 h!*++Y?&0  
     高透过率(最大化) -*K!JC-  
     光栅周期：100nm(根据加工工艺) f 2#9E+IQ  
     光栅材料：钨(适用于紫外波段) v0dFP0.;&  
    偏振片#2:  yq ?_#r  
     偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 4#qjRmt  
     在波长范围内具有5%一致性的高透过率 w$5N6  
     光栅周期：100nm H<SL=mb;  
     光栅材料：钨 $nOd4{s_  
    YW}1iT/H  
    5. 偏振片特性 Qw$"W/&X  
    ~Lc>~!!t  
     偏振对比度：(要求至少50:1) &E{5k{Y  
    l}DCK  
    Ohm>^N;  
    J L9d&7-  
     一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) t|X |67W  
    !_`T8pJ`  
    axY-Vj  
    {tE/Jv $  
    6. 二维光栅结构的建模 {1GW,T!#  
    s'^zudx  
    a.5s5g)8  
     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。 X*~NE\  
     通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 -?b@6U  
     通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 ! 40t:+I  
    RZfC ?  
    $p4aNC  
    y0qE::/H$  
    7. 偏振敏感光栅的分析 6,xoxNoPP3  
    (oxe\Qk  
     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。 xQ7n$.?y@  
     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) s9A'{F  
     此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 ISr~JQr  
    8. 利用参数优化器进行优化 B-[SUmHr  
    ucj)t7O   
    4[3T%jA  
     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。 oQDOwM,  
     如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 9ok|]d P  
     在该案例种，提出两个不同的目标：  &1Fcwj  
     #1:最佳的优化函数@193nm N,ik&NIWy  
     #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 S'-<p<;D\B  
    |?Q(4(D`*  
    9. 优化@193nm {I 7pk6Qd  
    4Uf+t?U9  
    g]xZ^M+  
     初始参数： l@*/1O)v  
     光栅高度：80nm #|XEBOmsQ  
     占空比：40% 3i(k6)H$4  
     参数范围： ~~1~_0?e  
     光栅高度：50nm—150nm *vhm  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) n@L!{zY  
     评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 U>;itHW/  
    !E_uQ?/w]Z  
    l``1^&K  
     根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 ):78GVp  
     通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 nu0bJ:0aLd  
     “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 6sy%KO*A  
     在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 [/uKo13  
    :e@JESlLf  
    10. 优化@193nm结果 qd|*vE  
    X}z KV  
    M]` Q4\  
     优化结果： #>'1oC{  
     光栅高度：124.2nm .%wEuqW=0  
     占空比：31.6% ]bnxOk  
     Ex透过率：43.1% rF0zGNH  
     偏振度：50.0 \wRr6-!_  
    优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。
    0v7;Z xD  
    4_.k Q"'DH  
     得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 |>3a9]  
     由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 G0s:Dum  
     因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 /#G"'U/  
    l!AZ$IV  
    11. 300nm到400nm波长范围的优化 KR^peWR  
    iKabo,~  
    z~ u@N9M  
     初始参数： ` `;$Kr  
     光栅高度：80nm Ok`U*j  
     占空比：40% hTG d Uw]  
     参数范围： ^Js9E  
     光栅高度：50nm—150nm 3sZK[Y|ax  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) #6H<JB  
     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% UdI>x 4bI  
    $m=z87hX  
    EhFhL4Xdn  
     优化结果： .V.N^8(:a  
     光栅高度：101.8nm n&C9f9S  
     占空比：20.9% &yA<R::o  
     Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） oM7^h3R  
     偏振对比度：50.0 }"&(sYQ*`  
    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。 mW-@-5Wda  
    }\0"gM  
    12. 结论 ai`:HhE  
    F{"%ey">  
    • 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 n#&RY%#`  
         (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。
    f<;9q?0VF  
    `2fuV]FW  
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