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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
    t QR qQ  
    案例315（3.1） 77 g<`}{  
    6 zyxGJ(  
    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。 8dPDs#Zl  
    ]|m?pt  
    1. 线栅偏振片的原理 +56N}MAs  
    带金属脊的线栅偏振片（如铝，铬等）。 91f{qq=#J{  
    t=l@(%O 0_  
    2. 建模任务 .(J~:U  
    e1<9:h+  
    ! 3 ;;6  
     全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 YCPU84f  
     偏振元件的重要特性： 1tZ7%0R\g]  
     偏振对比度 _cc3 7[  
     透射率 *XUJv&ZN  
     效率一致性 b=L4A,w~a  
     线格结构的应用(金属) MnL o{G]  
    4h*c{do  
    3. 建模任务：
          x-z方向(截面)            x-y方向(俯视图)
    KPi_<LuK  
    b6%[?k  
    4. 建模任务：仿真参数 SO|!x}GfI  
    R|m!*B~  
    偏振片#1: dDg[ry  
     偏振对比度不小于50@193nm波长 YD9|2S!G  
     高透过率(最大化) q!10 G  
     光栅周期：100nm(根据加工工艺) c9ye[81  
     光栅材料：钨(适用于紫外波段) _^Z v[P  
    偏振片#2: QbJE+m5  
     偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 xcQD]"   
     在波长范围内具有5%一致性的高透过率 a S;z YD  
     光栅周期：100nm S4S}go*G[  
     光栅材料：钨 49o/S2b4z  
    d53Eu`QW?  
    5. 偏振片特性 o[aP+O Md  
    $6l^::U  
     偏振对比度：(要求至少50:1) M!`&Z9N  
    SpO%nZ";g8  
    t5aX9WIW  
    Cl8S_Bz  
     一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) x'v-]C(@  
    |4C5;"Pc  
    IKrojK8-?  
    3^Q;On|  
    6. 二维光栅结构的建模 jX7;hQ+P  
    s?JOGu  
    8kf5u#,'  
     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。 }~v&  
     通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 :IX_|8e ^  
     通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 dDbH+kqO  
    'F%h]4|1  
    3o2x&v  
    3dx.%~c  
    7. 偏振敏感光栅的分析 =B{B ?B"r  
    $ba*=/{[q  
     可通过“偏振分析器”对偏振敏感光栅进行分析，该工具是VirtualLab光栅工具箱的一部分。 :sS4T&@1=  
     偏振片最重要的几个特性可直接进行选择(如偏振度、透射率和反射率) +ovT?CM o  
     此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 jL{k!V`s  
    8. 利用参数优化器进行优化 ok1w4#%,  
    ,`ba?O?*G  
    Ub{7Xk n  
     利用VirtualLab参数优化器可根据给定的评价函数轻松地对结构参数进行优化。 _oHxpeM  
     如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 sB*!Nf^y  
     在该案例种，提出两个不同的目标： 5FVmk5z]d  
     #1:最佳的优化函数@193nm cte Wl/v  
     #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 uovSe4q5q  
    nKmf#  
    9. 优化@193nm {t*CSI  
    FMtg7+Q|>  
    U]&/F{3 im  
     初始参数： pwv mb\  
     光栅高度：80nm G '%ZPh89  
     占空比：40% X"V)oC  
     参数范围： J^=Xy(3e  
     光栅高度：50nm—150nm @d n& M9Z  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) \bies1TBB^  
     评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 OWp`Wat  
    RNopx3  
    !y862oKD  
     根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 v\g1 w&PN  
     通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 `[&%fTW+  
     “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 oT!i}TW?o  
     在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 !TN)6e7`  
    Ekn3ODz,  
    10. 优化@193nm结果 sD9OV6^{?K  
    WQ9VcCY  
    On(.(7sNc  
     优化结果： Q yhu=_&  
     光栅高度：124.2nm Rw<O%i5/d  
     占空比：31.6% ~ %Ij5PD  
     Ex透过率：43.1% zhe~kI  
     偏振度：50.0 Q?bC'147O  
    优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。
    tqpSir  
    ,uD}1 G<u  
     得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 / <+F/R'=O  
     由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 k_nQmU>  
     因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 M}`T-"qf  
    FzF#V=9lP  
    11. 300nm到400nm波长范围的优化 hb(H-`16  
    lSy_cItF  
    RSx{Gbd4X  
     初始参数： /2cn`dR,  
     光栅高度：80nm {]iM5?  
     占空比：40% Y=/;7T  
     参数范围： -,ojZFyRi  
     光栅高度：50nm—150nm v <m=g!  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ;<=z^1X9  
     评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% OX}ZdM!&f  
    6A4{6B  
    4O4}C#6(4  
     优化结果： u63Q<P<  
     光栅高度：101.8nm #dFE}!"#`  
     占空比：20.9% p::`1  
     Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） uM[[skc  
     偏振对比度：50.0 id)J;!^;J  
    优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求，尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 D77$aCt  
    L?(m5u~b  
    12. 结论 u}7r\MnwK,  
    >}r 1A  
    • 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 /px`FuJI(  
         (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。
    (\4YBaGd  
    ?{~. }Vn  
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