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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
    py.!%vIOQ  
    案例315（3.1） ovSH}h!  
    _^-D _y  
    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。 V4Qz*z%  
    [lZ=s[n.  
    1. 线栅偏振片的原理 ]h0Y8kpd  
    带金属脊的线栅偏振片（如铝，铬等）。 )Z&HuEg{ZR  
    +dJ&tuL:S  
    2. 建模任务 Z]7tjRvq)  
    K,]woNxaw  
    <oQ6ZX  
     全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 +2El  
     偏振元件的重要特性： sX Z4U0 #  
     偏振对比度 py=i!vb&Z%  
     透射率 m $)YYpX  
     效率一致性 1S&0  
     线格结构的应用(金属) >gF-6nPQ  
    PH[4y:^DN  
    3. 建模任务：
          x-z方向(截面)            x-y方向(俯视图)
    PQi }Evxa  
    lqauk)(A0  
    4. 建模任务：仿真参数 k}#@8n|b  
    ^SgN(-QH  
    偏振片#1: d0Tg qO{  
     偏振对比度不小于50@193nm波长 i"vDRrDe  
     高透过率(最大化) y]w )`}Ax  
     光栅周期：100nm(根据加工工艺) g4i #1V=  
     光栅材料：钨(适用于紫外波段) JOPTc]  
    偏振片#2: }&C dsCM>2  
     偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 ML"_CQlE7  
     在波长范围内具有5%一致性的高透过率 UYH|?Jw!N  
     光栅周期：100nm L-j/R1fTvl  
     光栅材料：钨 *Q0lC1GQ  
    9Il'E6 J  
    5. 偏振片特性 ,Io0ZE>`V  
    b#e]1Q  
     偏振对比度：(要求至少50:1) !eV^Ah>PZ  
    V@Ax}<$A  
    ?l(nM+[kSL  
    7bHE!#L`0  
     一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) <Nvlk\LQ  
    0,bt^a  
    f]hBPkZ6  
    `Y0fst<,  
    6. 二维光栅结构的建模 )eVzSj>MT  
    :J<Owh@  
    makaI0M  
     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。 n<=y"*  
     通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 Ca$y819E2  
     通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 =P 1RdyP  
    hjw4Xzju  
    \MF3CK@/  
    !'+\]eA  
    7. 偏振敏感光栅的分析 D\@e{.$MZ|  
    9fCiLlI  
     可通过“偏振分析器”对偏振敏感光栅进行分析，该工具是VirtualLab光栅工具箱的一部分。 _xa}B,H  
     偏振片最重要的几个特性可直接进行选择(如偏振度、透射率和反射率) U<K|jsFo  
     此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 bN]\K/  
    8. 利用参数优化器进行优化 u}^a^B$  
    u<$S>  
    q/A/3/  
     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。 ?0? x+  
     如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 <yis  
     在该案例种，提出两个不同的目标： HI}pX{.\  
     #1:最佳的优化函数@193nm nZ"{y  
     #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 -/@|2!d  
    7YoofI  
    9. 优化@193nm .i1jFwOd|G  
    5`(((_Um+  
    @?'t@P:4  
     初始参数： vd2uD2%con  
     光栅高度：80nm LZgwIMd  
     占空比：40% #(m `2Z`H  
     参数范围： 0*/mc96  
     光栅高度：50nm—150nm MA~|y_V  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) Pn~pej5'K  
     评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 :;|)/  
    R>Z,TQU  
    ORUWsl Mt  
     根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 em f0sL  
     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。 &*Q|d*CP  
     “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 WZfk}To1#  
     在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 9:bh3@r/  
    $q4XcIX 7  
    10. 优化@193nm结果 vo:52tCk}m  
    p.6$w:eV  
    RTdD]pE8Q  
     优化结果： )^*9oqQ  
     光栅高度：124.2nm 'w>uFg1.  
     占空比：31.6% ;t.SiA  
     Ex透过率：43.1% z ^gDbXS  
     偏振度：50.0 (mD-FR@#  
    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。
     }qgqb  
    z&>9 s)^-  
     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。 S!`4Bl  
     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。 eXskwV+7  
     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。 \'\N"g`Fr  
    YyQf  
    11. 300nm到400nm波长范围的优化 7I2a*4}  
    w 7=D6`  
    | TQedC  
     初始参数： .{'Uvn  
     光栅高度：80nm [[Jv)?jm  
     占空比：40% (%ri#r  
     参数范围： *IMF4 x5M  
     光栅高度：50nm—150nm Zi[{\7a  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ')1}#V/I  
     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% S0Rf>Eo4  
    ZNL;8sI?>  
    0-;DN:>  
     优化结果： mVc'%cPaw  
     光栅高度：101.8nm zm;*:]S  
     占空比：20.9% ?<>,XyY  
     Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） S*2L4Uj`|  
     偏振对比度：50.0 z[0LU]b<  
    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。 E :'  
    d[P>jl%7  
    12. 结论 wB1-|= K1  
    !}Woo$#ND  
    • 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 tF;& x g  
         (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。
    5'{qEZs^QU  
    4z-,M7iP  
     
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