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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
    Y )9]I6n7  
    案例315（3.1） Tp fC  
    he1OLk  
    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。 m/>z}d05h  
    uY*|bD`6&  
    1. 线栅偏振片的原理 pk2}]jx"  
    带金属脊的线栅偏振片（如铝，铬等）。 ,L,?xvWG  
    I\oI"\}U  
    2. 建模任务 sXm,y$ \m  
    `Pe WV[?  
    <-m?l6  
     全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 $ h<l  
     偏振元件的重要特性： ]U,f}T"e  
     偏振对比度 b|z_1j6U  
     透射率 Dt p\ T|)  
     效率一致性 [MVG\6Up(  
     线格结构的应用(金属) y:N>t+'5  
    3-Xc3A=w  
    3. 建模任务：
          x-z方向(截面)            x-y方向(俯视图)
    K=mW`XXup  
    <!M ab}  
    4. 建模任务：仿真参数 _LUTIqlvi  
    r]+N(&q  
    偏振片#1: . |g67PH=  
     偏振对比度不小于50@193nm波长 PgYq=|]`  
     高透过率(最大化)  'WW['  
     光栅周期：100nm(根据加工工艺) HX]pcX^K  
     光栅材料：钨(适用于紫外波段) ,/P)c*at5  
    偏振片#2: ssy+x;<x,  
     偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 "|:I]ZB  
     在波长范围内具有5%一致性的高透过率 NhDM h8=$^  
     光栅周期：100nm M!ra3Y  
     光栅材料：钨 I3ZbHb-)_,  
    -}O>m}l  
    5. 偏振片特性 u*NU MT2  
    uJP9J  U  
     偏振对比度：(要求至少50:1) jGtoc,\X  
    faVR %  
    jJmg9&^R  
    u,6 'yB'u  
     一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) |H)WJ/`  
    ir4uy  
    96.A8o  
    UJ'}p&E  
    6. 二维光栅结构的建模 b7:B[7yK.x  
    Wkk=x&  
    U-$ B"w&  
     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。 #egP*{F   
     通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 ZZa$/q"  
     通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 Hset(-=X  
    XMM@EN  
    J jCzCA:K_  
    =%:mZ@x'  
    7. 偏振敏感光栅的分析 G B+U>nf  
    RoXU>a:nS  
     可通过“偏振分析器”对偏振敏感光栅进行分析，该工具是VirtualLab光栅工具箱的一部分。 lrSo@JQ  
     偏振片最重要的几个特性可直接进行选择(如偏振度、透射率和反射率) ]3iu-~  
     此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 7/;Xt&  
    8. 利用参数优化器进行优化 0VV1!g  
    13]sZ([B%|  
    Ml)Xq-&wc  
     利用VirtualLab参数优化器可根据给定的评价函数轻松地对结构参数进行优化。 B 0%kq7>g  
     如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 ,=tVa])  
     在该案例种，提出两个不同的目标： Dg_/Iu>OAE  
     #1:最佳的优化函数@193nm =>6Z"LD(  
     #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 <3;/,>^ Pm  
    g eaeOERc  
    9. 优化@193nm %D z|p]49!  
    Vkex&?>v$  
    %@U<|9 %ua  
     初始参数： F!VC19<1O8  
     光栅高度：80nm Dyp'a  
     占空比：40% MB\vgKY  
     参数范围： `S Wf)1K  
     光栅高度：50nm—150nm #]I:}Q51  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) knypSgk_  
     评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 MC3XGnT#5  
    3}$L4U  
    a2iaP  
     根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 Yc#oGCt  
     通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 G:' -|h  
     “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 Cs%'Af  
     在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 wmY6&^?uS  
    f&^K>Jt1@#  
    10. 优化@193nm结果 -BACdX  
    O" ['.b  
    HI']{2p2}t  
     优化结果： tA@#SIw  
     光栅高度：124.2nm rMpb  
     占空比：31.6% &e_M \D  
     Ex透过率：43.1% qVJV9n  
     偏振度：50.0 ^#exs Xy  
    优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。
    1NN99^ q  
    ctdV4%^{  
     得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 >F,~QHcz  
     由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 5`6@CRef  
     因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 3j<] W  
    kHX- AsRc  
    11. 300nm到400nm波长范围的优化 ^7TM.lE  
    49_b)K.tB  
    l4hC>q$T  
     初始参数： ?K I_>{  
     光栅高度：80nm +UHf&i/3  
     占空比：40% RH6qi{)i!  
     参数范围： #\@*C=  
     光栅高度：50nm—150nm  ~;il{ym  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) lkFv5^%  
     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% (tx6U.Oy  
    rMfp%DMA  
    &'c1"%*%8>  
     优化结果： y!mjZR,&  
     光栅高度：101.8nm @aY 8VL7C0  
     占空比：20.9% jUI'F4.5x-  
     Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） @lDoMm,m'  
     偏振对比度：50.0 Kt;h'?  
    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。 _rY,=h{+  
    oh:g  
    12. 结论 ; R&wr _%  
    +/-#yfn!TR  
    • 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 }O<=!^Y;A  
         (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。
    /F4rbL^:  
    2}/Z.)^Q  
     
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