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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
    <IiX_*  
    案例315（3.1） B.zRDB}i=  
    mkJC *45  
    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。 43i@5F]  
    P)h ZFX  
    1. 线栅偏振片的原理 9*AH&/EXth  
    带金属脊的线栅偏振片（如铝，铬等）。 ROWb:tX}  
    (%\vp**F  
    2. 建模任务 fn6;  
    XYBvM]  
    I-@A{vvPK  
     全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 Pfy2PpA  
     偏振元件的重要特性： N>Dr z  
     偏振对比度 bnso+cA  
     透射率 FiN^}Kh  
     效率一致性 O<A$,<67  
     线格结构的应用(金属) Dgb@`oo  
    a4zq`n|3U  
    3. 建模任务：
          x-z方向(截面)            x-y方向(俯视图)
    (k{rn3,  
    OxGS{zs  
    4. 建模任务：仿真参数 iL^bf*  
    z_)`='&n  
    偏振片#1: XkG:1H;Q%  
     偏振对比度不小于50@193nm波长 O'<5PwhG  
     高透过率(最大化) Dd1\$RBo  
     光栅周期：100nm(根据加工工艺) p2v+sWO  
     光栅材料：钨(适用于紫外波段) ]n8 5.DF  
    偏振片#2: rQ_!/J[9  
     偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 d0@&2hO  
     在波长范围内具有5%一致性的高透过率 {8'f>YP  
     光栅周期：100nm ?`m#Y&Oi  
     光栅材料：钨 Z6.0X{6nA  
    WFl, u!"A  
    5. 偏振片特性  3M5+!H  
    *]L(,_:"  
     偏振对比度：(要求至少50:1) ;WF3w  
    NU>'$s  
    wt8?@lJ"/  
    Y[(U~l,a+  
     一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) /S}4J"  
    &, =Z  
    /< OoZf+[  
    Gr1WBYK  
    6. 二维光栅结构的建模 ]c67zyX=%  
    2j9+ f{ l  
    676r0`  
     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。 _TGv"c@V  
     通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 !Vtj:2PQL  
     通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 <)f1skJsP  
    m$ubxI)  
    5<Lal^c D  
    4[& L<D6h  
    7. 偏振敏感光栅的分析 Kd<c'!  
    ^HO'"/tB@D  
     可通过“偏振分析器”对偏振敏感光栅进行分析，该工具是VirtualLab光栅工具箱的一部分。 p!b_tyJ  
     偏振片最重要的几个特性可直接进行选择(如偏振度、透射率和反射率) &bIE"ZBjt  
     此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 .B9i`)0  
    8. 利用参数优化器进行优化 L0sb[:'luz  
    rw9m+q  
    Rxl )[\A*  
     利用VirtualLab参数优化器可根据给定的评价函数轻松地对结构参数进行优化。 sQIzcnKB  
     如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 M5C%(sQ$  
     在该案例种，提出两个不同的目标： 2@W'q=+0  
     #1:最佳的优化函数@193nm I(bxCiRV  
     #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 +\Zr\fOe|%  
    p7Q}xx  
    9. 优化@193nm i_[nW  
    BEfP#h=hr  
    eeOE\  
     初始参数： eG\|E3Cb9  
     光栅高度：80nm -45xa$vv  
     占空比：40% n'i~1pM,?  
     参数范围： 54^2=bp  
     光栅高度：50nm—150nm <kc9KE  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) !_a@autj  
     评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 xDsB%~  
    JSCZX:5  
    V\2&?#GZ  
     根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 3|Vh[iAa\  
     通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 v 7g?  
     “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 1( nK|  
     在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 oiKY2.yW  
    @i9eH8lT  
    10. 优化@193nm结果 0v"h /  
    Z1&<-T_  
    ~HM,@5dFC  
     优化结果： usFhcU  
     光栅高度：124.2nm fxcCz 5  
     占空比：31.6% +eIX{J\s  
     Ex透过率：43.1% ]ssX,1#Xh  
     偏振度：50.0 9_/dj"5  
    优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。
    kJfMTfl,  
    k X1#+X  
     得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 av; ~e<  
     由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 Y6R+i0guz  
     因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 U~nW>WJ+.  
    C5ia9LpRX  
    11. 300nm到400nm波长范围的优化 #]MV  
    /W @k:  
    &>KZ4%&?  
     初始参数： ;vkk$ -  
     光栅高度：80nm 61*inGRB  
     占空比：40% Eg/=VBtc  
     参数范围： K7jz*|2  
     光栅高度：50nm—150nm ~d)2>A 2:  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 9NPOdt:@  
     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% m0$~O5|4  
    /bBFPrW  
    ;v=v4f'+  
     优化结果： QV_e6r1t#m  
     光栅高度：101.8nm cCWk^lF],  
     占空比：20.9% >oOZDuj   
     Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） K[G=J  
     偏振对比度：50.0 U5f<4I  
    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。 &i8UPp%  
    c1CUG1i  
    12. 结论 O>~ozW &  
    rT}k[  
    • 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 ?yq $ >Qba  
         (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。
    "n Zh u k  
    KgCQ4w9  
     
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