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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
    ^m7y=CJM  
    案例315（3.1） QP~["%}T  
    lAnOO5@8  
    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。 9{(q[C5m  
    bR3Crz(9G  
    1. 线栅偏振片的原理 4!14: mq  
    带金属脊的线栅偏振片（如铝，铬等）。 gy?uk~p  
    _L=-z*a\  
    2. 建模任务 M*k,M=sX  
    [+FiD  
    ~g{1lcqQP  
     全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 -f?  
     偏振元件的重要特性： N!.o`4 "z  
     偏振对比度 ]ovtH .y  
     透射率 ,|O6<u9  
     效率一致性 UD14q~ (1Z  
     线格结构的应用(金属) TgJ+:^+0  
    !{,2uQXe  
    3. 建模任务：
          x-z方向(截面)            x-y方向(俯视图)
    }bi hlyB&Q  
    OfrzmL<K  
    4. 建模任务：仿真参数 ;8=Bee4  
    }\m.~$|[  
    偏振片#1: xVsI#`<a  
     偏振对比度不小于50@193nm波长 m>Z3p7!N}  
     高透过率(最大化) 8'E7Uj  
     光栅周期：100nm(根据加工工艺) K!AA4!eUzM  
     光栅材料：钨(适用于紫外波段) w3i74C&0  
    偏振片#2: &W3srJo  
     偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 fhn$~8[_A  
     在波长范围内具有5%一致性的高透过率 R{[v#sF >#  
     光栅周期：100nm #e=E  
     光栅材料：钨 Cn=#oE8(A  
    S['rTuk  
    5. 偏振片特性 ){mqo%{SO  
    cY+fZ=  
     偏振对比度：(要求至少50:1) n?c[ E+i;  
    TP| ogF?  
    ,2U  
    C/ VHzV%q  
     一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) e{5O>RO  
    ^d# AU7V|  
    qOmL\'8  
    w^cQL%  
    6. 二维光栅结构的建模 %<+Ku11  
    > {d9z9O  
    ;Tk/}Od!VN  
     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。 f/z]kfgw  
     通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 B*)mHSs2  
     通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 [T9]q8"  
    ajG_t  
    v6wg,,T  
    `*0VN(gf'  
    7. 偏振敏感光栅的分析 G,+3(C  
    bz 7?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。 1}Guhayy  
     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) s(Wys^[g  
     此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 OK-*TPrc  
    8. 利用参数优化器进行优化 jZ"j_ =o@  
    jT]R"U/Q  
    DGTE#?'(  
     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。 CX2qtI8N?  
     如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 7k%!D"6_R  
     在该案例种，提出两个不同的目标： "5ISKuL  
     #1:最佳的优化函数@193nm  6shN%  
     #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 X%og}Cfi  
    wmX(%5vY^  
    9. 优化@193nm !K2QD[x  
    F_ -Xx"  
    OrL4G `O  
     初始参数： [_ uT+q3  
     光栅高度：80nm *Jt+-ZM  
     占空比：40% xFIzq  
     参数范围： 7$Wbf4  
     光栅高度：50nm—150nm 2B)1 tP  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) <e S+3,  
     评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 }fef*>>}  
    \R-'<kN.*  
    ugj I$u  
     根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 *2.h*y'u  
     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。 YUTh*`1k<  
     “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 WAtv4  
     在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 vxi_Y\r=T  
    2dB]Lw@s  
    10. 优化@193nm结果 0ap'6  
    B>I :KGkV  
    ^U*1_|Jh  
     优化结果： e%)MIAS0  
     光栅高度：124.2nm <gFisc/#r  
     占空比：31.6% p)z#%BY56  
     Ex透过率：43.1% R?#=^$7U  
     偏振度：50.0 9s7TLT k  
    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。
    b>#=7;  
    9; 9ge  
     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。 >Y\?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。 ,h/l-#KS  
     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。 e7-IqQA{3C  
    [wJ\.9<Oa  
    11. 300nm到400nm波长范围的优化 zTPNQ0=|  
    C CLc,r>)  
    OTAe#]#  
     初始参数： Eg}U.ss^  
     光栅高度：80nm 6]?W&r|0I  
     占空比：40% P1^|r}  
     参数范围： Wl+spWqW  
     光栅高度：50nm—150nm )%kiM<})  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) DvLwX1(l  
     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% sX}#L  
    Wi,)a{  
    cF EO}  
     优化结果： `|v/qk7 ^?  
     光栅高度：101.8nm }J-e:FUF#  
     占空比：20.9% j/NX  
     Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） ox\D04:M  
     偏振对比度：50.0 0%q H=do6  
    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。  T-+ uQ3  
    Hr7pcz/#l  
    12. 结论 xpu 2RE  
    8GjETq%}  
    • 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 i]4nYYS  
         (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。
    9:=:P>  
    IDpx_  
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