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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
    3wa }p^   
    案例315（3.1） u5%.T0 P  
    XnV|{X%]U  
    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。 [|uAfp5R  
    8`'_ckIgr  
    1. 线栅偏振片的原理 QNn$`Qz.  
    带金属脊的线栅偏振片（如铝，铬等）。 6rdm=8WFA  
    `/0X].s#o  
    2. 建模任务 c1e7h l  
    YAd.i@^  
    >.~^(  
     全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 O{LWQ"@y  
     偏振元件的重要特性： L +-B,466  
     偏振对比度 3 u-j`7  
     透射率 T4._S:~  
     效率一致性 9%iqequ  
     线格结构的应用(金属) a\^DthZ!;|  
    \y#gh95  
    3. 建模任务：
          x-z方向(截面)            x-y方向(俯视图)
    Pp #!yMxBr  
    8vc4J5  
    4. 建模任务：仿真参数 1+Ja4`o,iS  
    Y~bp:FkS  
    偏振片#1: ^yjc"r%B  
     偏振对比度不小于50@193nm波长 Ewu 7tq Z  
     高透过率(最大化) Ow mI*`  
     光栅周期：100nm(根据加工工艺) SIzW3y[  
     光栅材料：钨(适用于紫外波段) #%B1, .A  
    偏振片#2: rOH8W  
     偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 =DvnfT<  
     在波长范围内具有5%一致性的高透过率 Q]7r?nEEhW  
     光栅周期：100nm 6BNOF66kH  
     光栅材料：钨 ,8EeSnI  
    Cz m`5  
    5. 偏振片特性 ]r6,^"  
    n%@xnB $ZX  
     偏振对比度：(要求至少50:1) &c?-z}=G  
    )vhHlZ *+  
    \S1WF ?<,  
    aW$7:<A{  
     一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) nBZqhtr  
    A0o6-M]'0  
    GP[;+xMBh  
    7@|(z:uw  
    6. 二维光栅结构的建模 o+q4Vg9&  
    Nl PP|=o  
    x w]Zo<F  
     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。 \Qz>us=G  
     通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 NTls64AS.  
     通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 qEX59v  
    P[aB}<1f0  
    (Q\QZu@  
    23&;28)8  
    7. 偏振敏感光栅的分析 :n{rVn}G  
    ] QtGgWtC  
     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。 ${0Xq k  
     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) UYGl  
     此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 Xq+7l5LP  
    8. 利用参数优化器进行优化 [t,grdw  
    |]Pigi7y-  
    U/wY;7{)#  
     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。 !5Z?D8dcx  
     如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 1K4LEg a`  
     在该案例种，提出两个不同的目标： #](ML:!  
     #1:最佳的优化函数@193nm u;J9aKD  
     #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 &3S;5{7_e  
    bP(V#6IJ8  
    9. 优化@193nm oI/@w  
    ;@ %~eIlu  
    ,TeDJ\k  
     初始参数： ^~eT# Y8  
     光栅高度：80nm X*}S(9cg\i  
     占空比：40% -GH#nF3G  
     参数范围： .@/5Ln  
     光栅高度：50nm—150nm hDjsGB|Fz  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 0 l G\QT  
     评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 ~ m, z|  
    O/iew3YF  
    $BkdC'D  
     根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 _f{'&YhUU  
     通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 ,K8PumM_  
     “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 %ktU 51o  
     在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 (gs"2  
    z2wR]G5!  
    10. 优化@193nm结果 nYTI\f/8v  
    |o|0qG@g  
    ~|R"GloUw  
     优化结果： S'B7C>i`#N  
     光栅高度：124.2nm 3,S5>~R=  
     占空比：31.6% v=iz*2+X  
     Ex透过率：43.1% n[ AJ'A{  
     偏振度：50.0 Ab cmI*y  
    优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。
    e8--qV#<  
    8mV`|2>  
     得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 ~KHp~Xs`  
     由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 }eULcgRG  
     因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 FwmE1,  
    !N?|[n1  
    11. 300nm到400nm波长范围的优化 .#lQZo6$\|  
    \ bd? `."  
    SN\;&(?G  
     初始参数： X;6&:%ZL@^  
     光栅高度：80nm Xp4pN{he  
     占空比：40% 52{jq18&  
     参数范围： ){L`hQ*=w  
     光栅高度：50nm—150nm oC^-" (#  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ,hYUxh45  
     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% /8 Ca8Ju  
    |!flR? OU  
    rR^VW^|f  
     优化结果： "a>%tsl$K  
     光栅高度：101.8nm gMFTZQsP  
     占空比：20.9% m:ITyQ+  
     Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） rnEWTk7&  
     偏振对比度：50.0 +f;z{)%B  
    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。 OI::0KOv  
    pV:X_M6  
    12. 结论 [1G4he%  
    ERCW5b[RT  
    • 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 . m@Sk`s  
         (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。
    G'#a&6  
    bUU_NqUf*3  
     
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