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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
    M ' %zA;Wl  
    案例315（3.1） IAN={";p  
    Wi,)a{  
    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。 RE D@|[Qh  
    Xx2t0AIB  
    1. 线栅偏振片的原理 _ShWCU-~Z  
    带金属脊的线栅偏振片（如铝，铬等）。 (u='&ka  
    ~4twI*f  
    2. 建模任务 xoGrXt9&  
    y!rJ}e  
    p*T[(\8{n  
     全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 mb%U~Na  
     偏振元件的重要特性： h qhX  
     偏振对比度 9%"\s2T  
     透射率 >vYb'%02  
     效率一致性 H;q[$EUNb  
     线格结构的应用(金属) IDpx_  
    kkMChe};5  
    3. 建模任务：
          x-z方向(截面)            x-y方向(俯视图)
    to1r 88X  
    s%>8y\MaK  
    4. 建模任务：仿真参数 8TU(5:xJo  
    qzO5p=}  
    偏振片#1: Y" rODk1  
     偏振对比度不小于50@193nm波长 W:9l"'  
     高透过率(最大化) 3J/l>1[  
     光栅周期：100nm(根据加工工艺) voTP,R[}85  
     光栅材料：钨(适用于紫外波段) Y%|dM/a`  
    偏振片#2: |b^UPrz)VS  
     偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 %""h:1/S  
     在波长范围内具有5%一致性的高透过率 4}UJ Bb?  
     光栅周期：100nm 4vvQ7e7  
     光栅材料：钨 {^:NII]  
    "Y4glomR[  
    5. 偏振片特性 c6h+8QS  
    :qAX9T'{t  
     偏振对比度：(要求至少50:1) c^puz2  
    J6>tGKa+e  
    p&)d]oV>  
    R?tjobk!  
     一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) yx*<c#Uf  
    0L,!o[L*  
    ab.B?bx  
    9 HlWoHuC  
    6. 二维光栅结构的建模 j+q)  
    nII#uI /!q  
    02NVdpo[wU  
     该案例使用一般二维光栅工具，该工具嵌入在VirtualLab光栅工具箱。 <r>Sj /w<D  
     通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 G%zJ4W%  
     通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 K)+]as  
    C+%eT&OO  
    kg7 bZ  
    WSv%Rxr8L  
    7. 偏振敏感光栅的分析 ^Oeixi@f  
    qK2jJ3)>  
     可通过“偏振分析器”对偏振敏感光栅进行分析，该工具是VirtualLab光栅工具箱的一部分。 'iOa j0f  
     偏振片最重要的几个特性可直接进行选择(如偏振度、透射率和反射率) #sg dMrVQ  
     此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 ~Cg7  
    8. 利用参数优化器进行优化 Qnt9x,1m_  
    o`7 Z<HF  
    oR,zr  
     利用VirtualLab参数优化器可根据给定的评价函数轻松地对结构参数进行优化。 qdmAkYUC  
     如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 ""|;5kJS4  
     在该案例种，提出两个不同的目标： 9vwm RVN  
     #1:最佳的优化函数@193nm `g)  
     #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 euRKYGW  
    V}7)>i$A  
    9. 优化@193nm t.VVE:A^%  
    Q>9bKP  
    o2hZ=+w>  
     初始参数： J|^z>gP(  
     光栅高度：80nm U /~uu  
     占空比：40% u2`j\ Vu  
     参数范围： r:E4Wi{\  
     光栅高度：50nm—150nm F7nwV Dc*  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) j72mm!  
     评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 a\oz-`ESa  
    Z#(Y%6[u  
    7 b(  
     根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 `L[q`r7  
     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。 w Jp1Fl~  
     “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 fo`R=|L[  
     在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 8bs'Ek{'o  
    C&%NO;Ole  
    10. 优化@193nm结果 ja/wI'J<  
    1^V.L+0s]  
    >&R@L KP  
     优化结果： `kv7Rr}Q  
     光栅高度：124.2nm i gjn9p&_  
     占空比：31.6% U>bIQk"4  
     Ex透过率：43.1% C!9mygI  
     偏振度：50.0 b`j9}t Z  
    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。
    t%5bDdo  
    pR=R{=}wV  
     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。 >,'guaa  
     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。 ,Shzew+  
     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。 WS(m#WFQr  
    + @|u8+  
    11. 300nm到400nm波长范围的优化 Ruq>+ }4  
    IMM sOl  
    Iw)m9h  
     初始参数： ?m7i7Dz   
     光栅高度：80nm 3O1Lv2)_  
     占空比：40% ,aBy1K  
     参数范围： `.3.n8V  
     光栅高度：50nm—150nm br 3-.g  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) v@8SMOe %  
     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% E_[a|N"D  
    -aE,KQ  
    Eyk:pnKJb  
     优化结果： BD}%RTeWKq  
     光栅高度：101.8nm ?u".*!%  
     占空比：20.9% >SziRm>Y7  
     Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） ZGI<L  
     偏振对比度：50.0 OpU9:^ r  
    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。 '+j;g  
    4KSq]S.  
    12. 结论 .f;@O qU  
    :pz@'J  
    • 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 #Cy3x-!  
         (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。
    ?$tD  
    ,L~aa?Nb-  
     
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