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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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    离线infotek_vlf
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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2016-06-01
    M'zS7=F!:  
    案例315（3.1） X";Z Up  
    +O$:  
    该应用案例说明了两个不同紫外光谱偏振片的参数优化，紫外偏振片具有亚波长线栅结构。两个系统具有不同的功能，如193nm工作波长和以及在期望光谱范围内效率的一致性。 Fiu!!M6  
    Zxc7nLKF~  
    1. 线栅偏振片的原理 c|}K_~l_  
    带金属脊的线栅偏振片（如铝，铬等）。 ct}%Mdg  
    N^ s!!Sbpq  
    2. 建模任务 }PQSCl^I  
    Kka8cG  
    MATgJ`lsy  
     全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 X')Zm+  
     偏振元件的重要特性： S1^nC tSF  
     偏振对比度 o4 %Vt} K  
     透射率 + sywgb)  
     效率一致性 Cb{A:\>Q{  
     线格结构的应用(金属) juMxl  
    J, 0pe\5  
    3. 建模任务：
          x-z方向(截面)            x-y方向(俯视图)
    o"#TZB+k  
    &{E`=4T2  
    4. 建模任务：仿真参数 ,9Z2cgXwJ  
    #~4{`]W6  
    偏振片#1: @q+cm JKv  
     偏振对比度不小于50@193nm波长 i}`_H^  
     高透过率(最大化) dv'E:R(a  
     光栅周期：100nm(根据加工工艺) s[3![ "^Y  
     光栅材料：钨(适用于紫外波段) R+{^@M&  
    偏振片#2: n{64g+  
     偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 #7]o6  
     在波长范围内具有5%一致性的高透过率 0L:V#y-*  
     光栅周期：100nm j,=*WG  
     光栅材料：钨 Dd0Qp-:2  
    xvR?~  
    5. 偏振片特性 T9z4W]T  
    .]j#y9>&w%  
     偏振对比度：(要求至少50:1) -@ZzG uS(  
    Ht|",1yr+  
    #vj#! 1  
    +urS5c* j  
     一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) 3>Q@r>c  
    .-SF$U_P*a  
    %2Epgh4?  
    .Vo"AuC}  
    6. 二维光栅结构的建模 _%wK}eH+sy  
    ]{!!7Zz  
    As@ihB+(\  
     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。 Hz}+SAZ  
     通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 I9}+(6  
     通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 "xvtqi,R  
    {)B9Z I{+A  
    H]_WFiW-9  
    J>=1dCK  
    7. 偏振敏感光栅的分析 +/y{^}b/  
    pi`;I*f/  
     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。 (R_CUH  
     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) m|]j'g?{}(  
     此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 K??1,I  
    8. 利用参数优化器进行优化 J`w]}GlH  
    3`58ah  
    jHAWK9fa  
     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。 <S]KaDu^  
     如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 ?k{|Lk  
     在该案例种，提出两个不同的目标： \O kc5;kB2  
     #1:最佳的优化函数@193nm lPY@{1W  
     #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 m@ i2#  
    )xB$LJM8  
    9. 优化@193nm LZ~2=Y< U(  
    7p)N_cJD  
    br0u@G  
     初始参数： }0QN[$H!  
     光栅高度：80nm 2;:lK":  
     占空比：40% [%)@|^hw91  
     参数范围： bxAsV/j  
     光栅高度：50nm—150nm ZA0i)(j*Mn  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) "H>.':c"+3  
     评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 [UMLx  
    eGLO!DdxZ  
    k, f)2<  
     根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。  *p=fi  
     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。 =HVfJ"vK  
     “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 *=Doe2(!C  
     在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 )s7bJjT0=X  
    !"Qb}g  
    10. 优化@193nm结果 YMT8p\ #rp  
    8O6_iGTBh  
    {O)YwT$`  
     优化结果： *C\(wL  
     光栅高度：124.2nm R :"+ #Sq  
     占空比：31.6% gmY/STN   
     Ex透过率：43.1% Q!yb16J  
     偏振度：50.0 dIk' pA^d  
    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。
    RdgVB G#Z1  
    :X_CFW  
     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。 QC{u|  
     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。 a9=>r  
     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。 `mzb(b E  
    4qt+uNe!  
    11. 300nm到400nm波长范围的优化 |QVr `tE<  
    bni) Qw  
    <FUon  
     初始参数： F.<L> G7{1  
     光栅高度：80nm f ba&`  
     占空比：40% n#BvW,6J  
     参数范围： RvyuGU  
     光栅高度：50nm—150nm mQ}Gh_'ps  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) %:3'4;jh%  
     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% %ISq>A)%  
    xYI;V7  
    d ;^  
     优化结果： bKMWWJf*'  
     光栅高度：101.8nm mG2VZ>  
     占空比：20.9% GAw(mH*  
     Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） 3pSj kS|?>  
     偏振对比度：50.0 ]]TqP{H  
    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。  DtWxr  
    5 6DoO'  
    12. 结论 w2{g,A|  
    Z~p!C/B  
    • 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 fN)x#?  
         (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。
    E ] B7  
    Hz@h0+h  
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