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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
    * Q51'?y  
    案例315（3.1） qxd{c8  
    x40R)Led  
    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。 P`U5kNN  
    /Tv< l  
    1. 线栅偏振片的原理 B-M|}T  
    带金属脊的线栅偏振片（如铝，铬等）。 `EWeJ(4Z@  
    ?6uh^Qal  
    2. 建模任务 ,0#OA* 0B  
    Xb6@;G"  
    {n.g7S~  
     全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 7B7I'{d  
     偏振元件的重要特性： Jz3q Pr  
     偏振对比度 t(}&<<1Bz  
     透射率 E7*1QR{Q  
     效率一致性 eaF5S'k 4$  
     线格结构的应用(金属) Wy4v~]xd%  
    HJ_xg6.x  
    3. 建模任务：
          x-z方向(截面)            x-y方向(俯视图)
    p'xj:bB  
    xx/DD%IZ  
    4. 建模任务：仿真参数 lzuPE,h  
    uY'Ib[H  
    偏振片#1: Z/Mp=273  
     偏振对比度不小于50@193nm波长 bh+R9~  
     高透过率(最大化) E 8,53$  
     光栅周期：100nm(根据加工工艺) U76:F?MH  
     光栅材料：钨(适用于紫外波段) y>wr $  
    偏振片#2: G_dia6  
     偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 5{cAawU.  
     在波长范围内具有5%一致性的高透过率 i<%(Z[9Lk  
     光栅周期：100nm /vU9eh"%  
     光栅材料：钨 1l1X1  
    {9C(\i +  
    5. 偏振片特性 fI}-?@  
    ;{HxY98Q  
     偏振对比度：(要求至少50:1) m=%W<8[V  
    .:<c[EJ b  
    X>*zA?:  
    ](8XC_-U'  
     一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) *sL'6"#Cre  
    -U; s,>\)  
    ?%;uR#4  
    w(mn@Qc  
    6. 二维光栅结构的建模 ^Jc~G~x4*  
    &;%+Hduc  
    cl)MI,/>  
     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。  JTz1M~  
     通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 gvsS:4N"Nq  
     通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 oD"fRBS+$  
    Uhg[#TUK  
    TxxW/f9D  
    ^z)lEO  
    7. 偏振敏感光栅的分析 ;#f%vs>Y7i  
    lzxn} TO}  
     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。 [a+?z6qI\}  
     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) +S3'ms  
     此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 *wh'4i}u  
    8. 利用参数优化器进行优化 nq6]?ZJ  
    dB_\,%vAd  
    7Y#b7H  
     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。 >6<g5ps.n  
     如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 sav2.w  
     在该案例种，提出两个不同的目标： ~vF.k,  
     #1:最佳的优化函数@193nm L^ +0K}eD  
     #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 [5m;L5  
    (:[><-h.  
    9. 优化@193nm =8tdu B  
    x/9`2X`~  
    yM#W,@  
     初始参数： v $ pA Rt  
     光栅高度：80nm ?V7[,I1?  
     占空比：40% -lAA,}&+!  
     参数范围： co~TQpy^  
     光栅高度：50nm—150nm Gjv'$O2_  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) Z?v9ub~%  
     评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 YY]LK%-  
    x,p|n  
    Zr$PSp}  
     根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 -Mv`|odY/  
     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。 +;*])N%q  
     “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 "%}PVO!  
     在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 k+s<;{  
    f$H"|Mb e  
    10. 优化@193nm结果 "CZ`hx1|^  
     gu"Agct4  
    LW2Sko?Yo  
     优化结果： xJO[pT v  
     光栅高度：124.2nm *nH?o* #  
     占空比：31.6% _~_Hup  
     Ex透过率：43.1% 8fDnDA.e  
     偏振度：50.0 S++}kR);  
    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。
    `NGCUGQ_7  
    sAnH\AFm  
     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。 NtA}I)'SWU  
     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。 YemOP9  
     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。 J@R+t6$3O  
    @l@lE0  
    11. 300nm到400nm波长范围的优化 z:fd'NC  
    Rf8|-G-}#  
    SJy?^  
     初始参数： ?m~;*wn%  
     光栅高度：80nm 6.By)L  
     占空比：40% QY{f=  
     参数范围： ^Yn6kF  
     光栅高度：50nm—150nm X*8U%uF  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) : ;d&m  
     评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% j.m-6  
    !Ug J^v  
    ^K;,,s;0  
     优化结果： ;JAe=wt^'I  
     光栅高度：101.8nm =Qz 8"rt#  
     占空比：20.9% u`("x5sa  
     Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） >j$f$*x  
     偏振对比度：50.0 X @\! \  
    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。 %GHHnf%2Z  
    -gC=%0sp\  
    12. 结论 55yP.@i9J  
    t(ZiQ<A  
    • 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 1`h`-dqr#  
         (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。
    .oSKSld  
    CBO8^M<K  
     
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