光場建模
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時間：2026-01-04
光場建模的實例教程
對這類系統(tǒng)工作原理的討論必須要結(jié)合物理光學(xué)的知識，如光的電磁場表示、光的波動性、光場的疊加等。顯微系統(tǒng)也是組成光學(xué)測量的一個重要組成部分，課程內(nèi)容中也涵蓋了高NA系統(tǒng)，微觀與宏觀相結(jié)合的完整系統(tǒng)仿真如晶圓檢測系統(tǒng)，摩爾紋系統(tǒng)等。該課程無需軟件基礎(chǔ)。
課程大綱
1
VirtualLab Fusion軟件介紹
光之數(shù)字模型平臺原理介紹
電磁場的表達形式
VirtualLab Fusion用戶界面的基礎(chǔ)操作
2
基礎(chǔ)知識簡介
干涉發(fā)生的條件
楊氏雙縫干涉實驗特性
激光邁克爾遜干涉--非序列追跡和參數(shù)掃描功能介紹
3
干涉測量系統(tǒng)建模
利用FP腔研究鈉原子D線光譜
光學(xué)相干層析掃描系統(tǒng)
Inces - Gaussian光束產(chǎn)生渦旋陣列激光光束的觀測
利用剪切干涉法的準直測量
基于菲索干涉儀的面型檢測
Mirau干涉儀
基于零位檢測的CGH設(shè)計
4
微觀與宏觀結(jié)合的完整系統(tǒng)仿真
結(jié)構(gòu)光照明的顯微鏡系統(tǒng)
用于微結(jié)構(gòu)晶圓檢測的光學(xué)系統(tǒng)
摩爾紋的仿真
展開 相應(yīng)地，光柵分析必須使用基于矢量電磁場原理的方法。本課程使用光之數(shù)字模型平臺VirtualLab Fusion，介紹如何使用傅里葉模態(tài)法對光柵進行嚴格精確的仿真。課程涵蓋的光柵示例既有表面型光柵，也有全息型體光柵，例如傾斜光柵、閃耀光柵、用于光學(xué)超透鏡的Nanopillar結(jié)構(gòu)等。此外還會介紹超表面的設(shè)計和參數(shù)優(yōu)化和大角度超光柵仿真。該課程無需軟件基礎(chǔ)。
課程大綱
Course Syllabus
1
VirtualLab Fusion軟件介紹
光之數(shù)字模型平臺原理介紹
VirtualLab Fusion用戶界面的基礎(chǔ)操作
2
光柵仿真算法比較
薄元近似法（Thin Element Approximation）
傅里葉模態(tài)法（Fourier Modal Method）
周期單元近似法（Periodic Cell Approximation）
3
光柵嚴格分析實例
閃耀光柵
亞波長光柵與偏振轉(zhuǎn)換
體全息光柵的波長和角度選擇特性
諧振光柵耦合器
4
光柵設(shè)計與優(yōu)化
傾斜光柵結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化
公差分析
蛾眼抗反射結(jié)構(gòu)的設(shè)計與優(yōu)化
高衍射效率偏振無關(guān)光柵的優(yōu)化設(shè)計
5
光柵系統(tǒng)級分析
晶圓檢測系統(tǒng)
晶圓雙面光柵圖案的成像分析
共聚焦顯微鏡檢測系統(tǒng)
6
超表面微納結(jié)構(gòu)
超構(gòu)表面偏振/波長/角度響應(yīng)分析
超光柵的構(gòu)建
基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的超構(gòu)透鏡設(shè)計
設(shè)計和分析超透鏡
基于超構(gòu)透鏡（PCA）實現(xiàn)聚焦與成像
展開 關(guān)鍵詞：MATLAB，F(xiàn)DTD，圓艾里光束，光束設(shè)計，光學(xué)力
圓艾里光束是一種具有獨特物理特性的矢量光束，具備非衍射、自加速及相位自愈等顯著優(yōu)勢，在微納顆粒操控、生物醫(yī)學(xué)檢測、光鑷技術(shù)及微納器件制備領(lǐng)域應(yīng)用潛力突出。本設(shè)計運用 MATLAB對光場設(shè)計，F(xiàn)DTD光場建模獲得光場平面，并添加微納顆粒，在不同傳播平面測量顆粒光學(xué)力分布以及光勢阱。此項設(shè)計通過MATLAB算法與FDTD 電磁仿真結(jié)合，形成從光束設(shè)計到光學(xué)力特性分析的完整技術(shù)鏈，在光與物質(zhì)相互作用的基礎(chǔ)研究及工程應(yīng)用具有中應(yīng)用潛力。
一、MATLAB光東設(shè)計
首先對光束進行光學(xué)設(shè)計，形成橢圓型艾里光相位，并將數(shù)據(jù)存儲，用于后續(xù)fdtd軟件調(diào)用。
二、FDTD建模
1.形成合適的圓艾里光束后，運行腳本“1 圓艾里光場參數(shù)設(shè)計”，進行光場參數(shù)的后續(xù)設(shè)計，如偏振態(tài)、顆粒尺寸等。
2.接著運行腳本“2 圓艾里光場”，以建立仿真環(huán)境。會隨第一步的參數(shù)進行深入設(shè)置。運行后會直接開始仿真。
3.形成的結(jié)構(gòu)會記錄三維光場信息，便于后續(xù)光學(xué)力仿真。
4.接著運行“3 顆粒光學(xué)力仿真”，這會在第一步設(shè)置好的參數(shù)基礎(chǔ)上，在特定高度，特定范圍放置顆粒，并利用獨特優(yōu)化過的腳本處理方式，進行快速光學(xué)力計算。
5.運行“4 光學(xué)力處理與繪圖”，計算特定平面的場強、相位以及光學(xué)力、勢阱分布
6.最后，計算添加顆粒后的場強分布，運行腳本“5 添加顆粒后場強分布”
三、總結(jié)
本設(shè)計基于MATLAB、FDTD腳本完成了對矢量圓艾里光束設(shè)計、仿真、光學(xué)力計算的全流程編碼、建模，得到的光場雨預(yù)期符合，光學(xué)力分析與光場情況抑制，實現(xiàn)了較為完善的模擬研究。
展開 先進技術(shù)與未來發(fā)展方向
面向3nm及以下節(jié)點，開發(fā)EUV非雙遠心適配模型，深化極紫外光與矢量光場耦合機制研究；結(jié)合Transformer架構(gòu)與FPGA加速，實現(xiàn)毫秒級動態(tài)光場仿真，搭建數(shù)字孿生系統(tǒng)實時調(diào)整參數(shù)；跨場景拓展：拓展至生物芯片、量子芯片光刻，構(gòu)建多材質(zhì)適配模型，支撐全鏈路工藝優(yōu)化。
二維矢量成像模型雖能滿足平面圖形的偏振態(tài)表征需求，卻因忽略深度方向光場耦合與厚掩模衍射效應(yīng)，無法適配三維堆疊圖形的成像預(yù)測。三維矢量成像模型通過全空間矢量光場建模，可精準捕捉雙遠心光路下三維偏振演化與深度衍射規(guī)律，成為破解該瓶頸的關(guān)鍵。本文以零波像差雙遠心成像為視角，對比二維與三維矢量模型的適配性差異，重點聚焦三維模型的應(yīng)用機理，為先進三維制程光刻精度提升提供理論支撐。
02/三維矢量成像模型在含相差物鏡中的應(yīng)用
含像差物鏡下的模型差異
仿真條件與結(jié)果對比：
考慮投影物鏡F1視場點的波像差和偏振像差，對比二維與三維矢量成像模型的空間像相對強度分布差異，結(jié)果均為10-2量級。
投影物鏡示意圖
投影物鏡F1視場點波像差數(shù)據(jù)
仿真條件一（45nm線寬一維PSM掩模、X偏振照明）：最大絕對差值1.3x10-2、平均絕對值差8.4x10-3、差值均方根9.4x10-3。
二維和三維矢量成像模型仿真結(jié)果的差異
仿真條件二（接觸孔掩模、Y偏振照明）：最大絕對差值5.0x10-2、平均絕對值差2.8x10-2、差值均方根3.2x10-2。
二維和三維矢量成像模型仿真結(jié)果的差異
結(jié)論：在成像物鏡為存在像差的非理想系統(tǒng)時，三維矢量成像模型較二維矢量成像模型預(yù)測成像特性更精確。
特殊場景的模型差異
在某些仿真條件下（如特定偏振與掩模組合），兩模型差異可低至10-5量級（最大絕對差值1.7x10-4、平均絕對值差5.3x10-5、差值均方根7.9x10-5），但此類場景不影響“含像差時三維模型更精確”的核心結(jié)論。
仿真條件：采用L&S 掩模，中心點光源偏振照明。
展開 
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光場建模的最新內(nèi)容
授課時間
2026/6/23（二）-6/24（三）AM 9:00-PM 16:00
授課地點
上海市嘉定區(qū)南翔銀翔路819號中暨大廈18樓1805室
課程講師
訊技光電工程團隊及資深顧問
授課時間：：2026/5/28（四）-5/29（五）（各城市并行開課）
課程時數(shù)：2天/城市
授課地點：深圳市光明區(qū)鳳凰街道尚智科技園1棟B座1503
課程講師：訊技光電工程師隊
課程費用：3600RMB/1人次
(課程包含課程材料費、開票稅金、午餐費)
課程簡介
Course Introduction
光柵是現(xiàn)代光學(xué)系統(tǒng)中最為常用的一種衍射光學(xué)元件
本設(shè)計運用 MATLAB對光場設(shè)計，F(xiàn)DTD光場建模獲得光場平面，并添加微納顆粒，在不同傳播平面測量顆粒光學(xué)力分布以及光勢阱。此項設(shè)計通過MATLAB算法與FDTD 電磁仿真結(jié)合，形成從光束設(shè)計到光學(xué)力特性分析的完整技術(shù)鏈，在光與物質(zhì)相互作用的基礎(chǔ)研究及工程應(yīng)用具有中應(yīng)用潛力。
三維矢量成像模型通過全空間矢量光場建模，可精準捕捉雙遠心光路下三維偏振演化與深度衍射規(guī)律，成為破解該瓶頸的關(guān)鍵。本文以零波像差雙遠心成像為視角，對比二維與三維矢量模型的適配性差異，重點聚焦三維模型的應(yīng)用機理，為先進三維制程光刻精度提升提供理論支撐。
三維矢量成像模型通過全空間矢量光場建模，可精準捕捉非雙遠心光路下三維偏振演化與深度衍射規(guī)律，成為破解瓶頸的關(guān)鍵。本文以零波像差非雙遠心成像為視角，對比二維與三維模型適配性，重點聚焦三維模型應(yīng)用機理，為先進三維制程光刻精度提升提供支撐。
三維矢量成像模型通過全空間矢量光場建模，可精準捕捉雙遠心光路下三維偏振演化與深度衍射規(guī)律，成為破解該瓶頸的關(guān)鍵。本文以零波像差雙遠心成像為視角，對比二維與三維矢量模型的適配性差異，重點聚焦三維模型的應(yīng)用機理，為先進三維制程光刻精度提升提供理論支撐。
