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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
    YL+W 4 ld  
    案例315（3.1） {iRNnh   
    KK}&4^q  
    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。 ~[{| s' )  
    p#w,+)1!d  
    1. 线栅偏振片的原理 L[^e< I  
    带金属脊的线栅偏振片（如铝，铬等）。 Yp8$0KK  
    w,&RHQB  
    2. 建模任务 >4c 1VEi  
    )Z#7%, o  
    E4Sp^,  
     全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 P-C_sj A7  
     偏振元件的重要特性： vzU%5,  
     偏振对比度 U"Y$7~  
     透射率 K"D9.%7  
     效率一致性 !PgYn  
     线格结构的应用(金属) p5*Y&aKj  
    Je'$V%{E  
    3. 建模任务：
          x-z方向(截面)            x-y方向(俯视图)
    \Z$*8z=  
    ?s//a_nL*  
    4. 建模任务：仿真参数 *QLbrR  
    iR9iI!+;N  
    偏振片#1: +hfl.OBy  
     偏振对比度不小于50@193nm波长 *\/UT  
     高透过率(最大化) lxeolDl  
     光栅周期：100nm(根据加工工艺) U*Q$:%72vO  
     光栅材料：钨(适用于紫外波段) ^l9S5 {  
    偏振片#2: JkKI/ 5h  
     偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 xc!"?&\*  
     在波长范围内具有5%一致性的高透过率 ;tHF$1!J  
     光栅周期：100nm #>0nNR[$Y  
     光栅材料：钨 /N $T[  
    FY'f{gD^  
    5. 偏振片特性 \Tc$P#  
    b@7 ItzD  
     偏振对比度：(要求至少50:1) M*x_1h5n  
    nPKj%g3h  
    j8lbn|.  
    }} IvZG&  
     一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) {AZW."?  
    fE(rDQI  
    j9Lc2'  
    /as1  
    6. 二维光栅结构的建模 qZ4DO*%b3  
    0j*8|{|  
    &ha39&I  
     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。 | 2mEowAd  
     通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 JLjx4B\  
     通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 $zJ.4NA  
    hgm`6TQ  
    \=.iM?T  
    !a  /  
    7. 偏振敏感光栅的分析 GSk;~^l  
    $ED<:[3N  
     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。 +Ta7b)  
     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) wqw$6"~  
     此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 4h-y'&Z  
    8. 利用参数优化器进行优化 /@0wbA  
    lO:[^l?F  
    <@oK ^ja  
     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。 xC|7"N^/  
     如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 eOS#@6U=u  
     在该案例种，提出两个不同的目标： !fZxK CsQ  
     #1:最佳的优化函数@193nm NKRNEq!  
     #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 ^)X^Pcx  
    KX{S8_  
    9. 优化@193nm <CeDIX t  
    ZMbv1*Vt  
    O4 [[9  
     初始参数： y6$5meh.T  
     光栅高度：80nm Zd042 %  
     占空比：40% F$d`Umqs;P  
     参数范围： @dGj4h.  
     光栅高度：50nm—150nm syMB~g  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) &ceZu=*  
     评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 CB|Z~_Bm  
    -V(5U! ^B  
    x#U?~6.6  
     根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 oveW)~4  
     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。 wF}/7b54  
     “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 s<n5^Vxy  
     在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 9[/Gd{`XC  
    LvB-%@n  
    10. 优化@193nm结果 eQA89 :j,  
    7u0!Q\  
    \=1k29O  
     优化结果： @va6,^)  
     光栅高度：124.2nm V*LpO 8=  
     占空比：31.6% O]`CSTv'_  
     Ex透过率：43.1% '\P6NszY~  
     偏振度：50.0 ^,@Rd\q  
    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。
    s<tdn[d  
    *SL v$A  
     得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 d.sxB}_O  
     由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 X]M)T  
     因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 c1Xt$[_  
    [T.kwQf4$  
    11. 300nm到400nm波长范围的优化 :(N3s9:vz  
    Z#%4QIz ?  
    (Jy7  
     初始参数： v~9PS2  
     光栅高度：80nm ^dld\t:tV7  
     占空比：40% M5CFW >T  
     参数范围： b1R%JY7/S  
     光栅高度：50nm—150nm AKejWh  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ?=$a6o  
     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% 7jvf:#\LtL  
    >XM-xK-=  
    kO+Y5z6=  
     优化结果： \GEFhM4)  
     光栅高度：101.8nm \IQf|  
     占空比：20.9% M1-n  
     Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） r1}YN<+,s  
     偏振对比度：50.0 q",n:=PL  
    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。  km|;T!  
    $_onSYWr  
    12. 结论 W c{<DE?J  
    c=0S]_  
    • 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 IXDj;~GF  
         (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。
    lQ {k  
    }.>( [\ q  
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