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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
    -ZlBg~E  
    案例315（3.1） ^I~2t|}  
    d=o|)kV  
    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。 X]U,`oE)9  
    Yc3\NqQM  
    1. 线栅偏振片的原理 i6?,2\K  
    带金属脊的线栅偏振片（如铝，铬等）。 MIo<sJuv  
    @*]l.F   
    2. 建模任务 "=@b>d6U+  
    l~;H~h!h/  
    PUV)w\!&is  
     全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 E0'+]"B  
     偏振元件的重要特性： I@+h| n  
     偏振对比度 iZ<^p1i  
     透射率 a|SgGtBtT4  
     效率一致性 >G$8\&]j  
     线格结构的应用(金属) "+/%s#&  
     H;s  
    3. 建模任务：
          x-z方向(截面)            x-y方向(俯视图)
    FB9PIsFS  
    seC]=UJh#>  
    4. 建模任务：仿真参数 4 sasf94  
    &)JQ6J_|\  
    偏振片#1: /:3:Ky3  
     偏振对比度不小于50@193nm波长 Nz_c]3_j  
     高透过率(最大化) `E+)e?z  
     光栅周期：100nm(根据加工工艺) ^q5~;_z|  
     光栅材料：钨(适用于紫外波段) <`k\kZM  
    偏振片#2: T$T:~8tK3  
     偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 ^E\{&kaUp  
     在波长范围内具有5%一致性的高透过率 _*7h1[,{f  
     光栅周期：100nm . <`i!Ls  
     光栅材料：钨 3XF.$=@  
    GmP)"@O](;  
    5. 偏振片特性 JQ=i{9iJ  
    g@wF2=  
     偏振对比度：(要求至少50:1) 6E/>]3~!  
    gF-<%<RV  
    ~qt)r_jW  
    0<_|K>5dS|  
     一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) 5b45u 6  
    w F6ywr  
    ;*1bTdB5a  
    IROX]f}r(  
    6. 二维光栅结构的建模 QEKSbxL\W  
    ;iR( Ir  
    K]ob>wPf  
     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。 4 AZ~<e\  
     通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 $&~/`MxE  
     通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 A]ZCQ49  
    oNQ;9&Z,^2  
    kP~'C'5Ys  
    59mNb:<  
    7. 偏振敏感光栅的分析 oJa6)+b(3  
    W,"|([t4.\  
     可通过“偏振分析器”对偏振敏感光栅进行分析，该工具是VirtualLab光栅工具箱的一部分。 x2x) y08  
     偏振片最重要的几个特性可直接进行选择(如偏振度、透射率和反射率) w}No ^.I*4  
     此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 cpvN }G  
    8. 利用参数优化器进行优化 J@D5C4>i  
    U"$Q$ OFs  
    g?N~mca$  
     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。 ie|I*;#  
     如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 _nu,ks+  
     在该案例种，提出两个不同的目标： qcMVY\gi  
     #1:最佳的优化函数@193nm (Cjnf a 2  
     #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 |T?wM/  
    bj23S&  
    9. 优化@193nm \$:KfN>WY  
    KilgeN:  
    = ms(dr^n  
     初始参数： hoY.2 B_  
     光栅高度：80nm *uHL'Pe;m  
     占空比：40% b~DtaGh  
     参数范围： j,%@%upM  
     光栅高度：50nm—150nm 3 i<,#FaL  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) j !^Tw.Ty  
     评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 3ThBy'  
    4;"^1 $  
    wKF #8Y  
     根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 zRTR  
     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。 Gt#Jr!N~  
     “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 X"WKgC g$  
     在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 J)1:jieQ  
    I)#=#eI* :  
    10. 优化@193nm结果 ?#8',:  
    r @C2zF7  
    dmh6o *  
     优化结果： @3`:aWda  
     光栅高度：124.2nm Z$ qFjWp  
     占空比：31.6% RC 7|@a  
     Ex透过率：43.1% 7sP;+G  
     偏振度：50.0 LhM{LUi  
    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。
    v|5:;,I  
    / hUuQDJ  
     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。 &8'.Gw m}  
     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。 ?^Sk17G  
     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。 C${{&$&  
    (vte8uQe  
    11. 300nm到400nm波长范围的优化 u@|izRk  
    D'V0b"  
    9pPb]v,6  
     初始参数： 0kN;SSX!  
     光栅高度：80nm .C^1.)  
     占空比：40% &gJKJ=7  
     参数范围： o(xRq;i  
     光栅高度：50nm—150nm =Y`P}vI]w%  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) '\%c"?  
     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% (;utiupW  
    [6x-c;H_4  
    KTn,}7vZ  
     优化结果： w:Ui_-4*>  
     光栅高度：101.8nm P.*J'q 28  
     占空比：20.9% 34VyR a  
     Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） b?Wg|D  
     偏振对比度：50.0 mhnjY K9  
    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。 =PHl|^  
    216+ tX5Z  
    12. 结论 }Ictnb  
    g*b 4N _  
    • 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 @rs(`4QEh  
         (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。
    xsK{nM6g  
    .0]4@'  
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