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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 正序阅读 楼主  发表于: 2016-06-01
    ZEHz/Y%  
    案例315（3.1） RCgs3JIE+2  
    pspV~9,  
    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。 kS+*@o  
    &HW%0lTs%  
    1. 线栅偏振片的原理 [l'~>  
    带金属脊的线栅偏振片（如铝，铬等）。 cV)C:!W2  
    XlB`Z81j  
    2. 建模任务 .cle^P  
    #9p{Y}2#  
    xB 4A"|  
     全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 Ok O;V6`  
     偏振元件的重要特性： Ks!.$y:x  
     偏振对比度 qb "H&)aHw  
     透射率 0y|}}92:  
     效率一致性 l<^#@SH  
     线格结构的应用(金属) f'R^MX2  
    }U+gJkY2  
    3. 建模任务：
          x-z方向(截面)            x-y方向(俯视图)
    QbpRSdxy`$  
    1kTJMtZG~  
    4. 建模任务：仿真参数 5/Swn9vwl  
    v,1.n{!;  
    偏振片#1: (~/D*<A  
     偏振对比度不小于50@193nm波长 sx(yG9  
     高透过率(最大化) hwkol W  
     光栅周期：100nm(根据加工工艺) sa*]q~ a  
     光栅材料：钨(适用于紫外波段) 3P'.)=}  
    偏振片#2: :S?'6lOc(  
     偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 f{5)yZ`J*  
     在波长范围内具有5%一致性的高透过率 'J]V"Z)  
     光栅周期：100nm )SUT+x(DU  
     光栅材料：钨 T4qbyui{  
    8pt;''  
    5. 偏振片特性 [#uX{!q'  
    z26zl[.  
     偏振对比度：(要求至少50:1) Y.jg }oV  
    <@5#  
    WihOGdUS6  
    *F~"4g  
     一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) WynHcxC  
    "D8x HHb  
    `%F.]|Y0  
    PS(9?rX#+  
    6. 二维光栅结构的建模 [*8w v^  
    o&gcFOM22  
    CI$F#j  
     该案例使用一般二维光栅工具，该工具嵌入在VirtualLab光栅工具箱。 g :e|  
     通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 OsvAm'B  
     通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 t`H^! b  
    ]#))#-&1  
    A CJmy2  
    =@V4V} ?  
    7. 偏振敏感光栅的分析 esbxx##\  
    NzNAhlXj3  
     可通过“偏振分析器”对偏振敏感光栅进行分析，该工具是VirtualLab光栅工具箱的一部分。 @wZ`;J%  
     偏振片最重要的几个特性可直接进行选择(如偏振度、透射率和反射率) 7Dom[f  
     此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 @QVAsNW:O  
    8. 利用参数优化器进行优化 J'^BxN&  
    :h*20iP  
    {Am\%v\  
     利用VirtualLab参数优化器可根据给定的评价函数轻松地对结构参数进行优化。 6i%LM`8GEk  
     如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 )Qb1$%r.  
     在该案例种，提出两个不同的目标： M+)%gnq`u  
     #1:最佳的优化函数@193nm Nki18ud#  
     #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 mcS/-DaN?  
    {eqUEdC  
    9. 优化@193nm f1hi\p0q  
    DU]MMR  
    B58H7NH ;G  
     初始参数： Qf7]t-Kp  
     光栅高度：80nm y%}Po)X]f  
     占空比：40% c@5fiRPv!  
     参数范围： _6^vxlF  
     光栅高度：50nm—150nm c<DsCzX  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) QVn!60[lj  
     评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 {B?%r[nW  
    ` n@[=l~  
    vlp]!7v  
     根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 V|#B=W  
     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。 7$,["cJX  
     “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 Rj+}L ~"  
     在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 ~W%A8`9  
    zP rT0  
    10. 优化@193nm结果 D:8-f3  
    :4]&R9J>o  
    pc:K5 -Os  
     优化结果： "MM7qV  
     光栅高度：124.2nm K]N^6ome  
     占空比：31.6% hSp[BsF`,  
     Ex透过率：43.1% N!9DZEcm  
     偏振度：50.0 +CX2W('  
    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。
    |KplbU0iC  
    C&zgt :q6}  
     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。 htMsS4^Kvd  
     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。 @T?:[nPf&F  
     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。 `^wF]R  
    kH-1l>":  
    11. 300nm到400nm波长范围的优化 FspI[g UN,  
    )amdRc  
    3`SLMPI  
     初始参数： [q9TTJ@2  
     光栅高度：80nm D3;^!ln]D  
     占空比：40% < LzN/I aJ  
     参数范围： =f.f%g6  
     光栅高度：50nm—150nm I;uZ/cZ|/  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) RTHdL  
     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% T>kJB.V:oQ  
    fnL!@WF  
    K&D -1u  
     优化结果： FL(gwfL  
     光栅高度：101.8nm q fadsVp  
     占空比：20.9% "aB]?4  
     Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） TnPdpynP  
     偏振对比度：50.0 }\*dD2qNL}  
    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。 0O!%NL[,  
    xyBe*,u  
    12. 结论 &>i+2c~  
    ~Jp\'P7*  
    • 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 7I(Sa?D:  
         (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。
    r,[vXxMy(;  
    dH&N<  
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