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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
    neQ2+W%oj  
    案例315（3.1） oC U8;z  
    i,ku91T  
    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。 @?K(+BGi  
    )G ,LG0"-  
    1. 线栅偏振片的原理 m0F-[k3)  
    带金属脊的线栅偏振片（如铝，铬等）。 [j}%&$  
    .F)b9d[?  
    2. 建模任务 ;oC85I  
    8ne'x!1 D  
    itD1r?O{pV  
     全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 W1y,.6  
     偏振元件的重要特性： |82V` CV  
     偏振对比度 v{=-#9-4 &  
     透射率 I]Wb\&$  
     效率一致性 d[rxmEXht  
     线格结构的应用(金属) xzMa[D4(  
    "=| yM~V  
    3. 建模任务：
          x-z方向(截面)            x-y方向(俯视图)
    WLNkO^zb  
    "6pjkEt4  
    4. 建模任务：仿真参数 -.g5|B  
    2Pi}<pG~  
    偏振片#1: Dw[w%uz  
     偏振对比度不小于50@193nm波长 >g93Bj*  
     高透过率(最大化) BD=;4SLT  
     光栅周期：100nm(根据加工工艺) 7"*- >mg  
     光栅材料：钨(适用于紫外波段) &.<{c `-  
    偏振片#2: f|6%71  
     偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 MkJL9eG  
     在波长范围内具有5%一致性的高透过率 wC=IN   
     光栅周期：100nm fgl"ox  
     光栅材料：钨 FPFt3XL  
    f*5=,$0  
    5. 偏振片特性 e@0wF59  
    A1%V<im@Z  
     偏振对比度：(要求至少50:1) !M^pL|  
    h{<^?=  
    giaO7Qh~  
    W .Hv2r3  
     一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) g:;v]   
    iyH<!>a  
    P$]Vb'Fz  
    Q1&: +7 %  
    6. 二维光栅结构的建模 &R*d/~SU  
    (eO0 Ic[c  
    sur2Mw(M"  
     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。 %7 J  
     通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 b;m6m4i'f{  
     通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 &% M^:WT  
    mL6/NSSz  
    =nid #<X  
    eX_}KH-Q  
    7. 偏振敏感光栅的分析 \3)%p('  
    WJz   
     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。 <,rjU*"  
     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) Ubn5tN MK  
     此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 !0Q(x  
    8. 利用参数优化器进行优化 `$@1NL7>  
    #C>pA<YJzK  
    E/s3@-/  
     利用VirtualLab参数优化器可根据给定的评价函数轻松地对结构参数进行优化。 0^[ " &K/  
     如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 'Fc&"(!||  
     在该案例种，提出两个不同的目标： gscs B4<  
     #1:最佳的优化函数@193nm qU2>V  
     #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 iNQk{n  
    *^.b}K%  
    9. 优化@193nm E>'pMw  
    Iv/yIS  
    &Puu Xz<  
     初始参数： ?;{A@icr  
     光栅高度：80nm @KS:d\l}U  
     占空比：40% Y =` 3L  
     参数范围： eyAg\uuih  
     光栅高度：50nm—150nm / m?Z!  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) {v`wQM[  
     评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 O _1}LS!  
    ,#WXAA mm  
    4El{2cfA  
     根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 *"e[au^8*b  
     通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 5utj$ha2  
     “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 ,vN#U&RS  
     在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 O^:Pr8|{J  
    &kO4^ A  
    10. 优化@193nm结果 |}mBW@ah  
    slQKkx \Dn  
    n.A  
     优化结果： cL1cBWd  
     光栅高度：124.2nm k8*=1kl"  
     占空比：31.6% BC4u,4S  
     Ex透过率：43.1% eq4<   
     偏振度：50.0 <M\Z}2d  
    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。
    Hss{Sb(  
    dR=SW0Oa{  
     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。 ?$s2] }v  
     由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 ?xG #4P<C=  
     因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 Wq>j;\3b3  
    U`8)rtYw  
    11. 300nm到400nm波长范围的优化 :nXB w%0x  
    "?S#vUS+ 2  
    0cS.|\ZTA  
     初始参数： foJ|Q\Z,T  
     光栅高度：80nm 1MV^~I8Dd  
     占空比：40% Viw{<VH=  
     参数范围： bpU^|r^W  
     光栅高度：50nm—150nm *aT!|;  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 6Q wL  
     评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% P)}:lTe  
    Nv ew^c)x  
    _@RW7iP>  
     优化结果： t(_XB|AKm  
     光栅高度：101.8nm /aPq9B@  
     占空比：20.9% CRqa[boU*  
     Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间）  XG^  
     偏振对比度：50.0 YWdlE7 y  
    优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求，尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 |owhF  
    [Q$"+@jw  
    12. 结论 je{5iIr3/  
    j5HOdy2  
    • 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 \NSwoP  
         (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。
    c9ZoO;  
    @'U4-x  
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