[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） F$
v G=3  
g|Cnj  
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。 |gNOv;l  
~EymD *  
1. 线栅偏振片的原理
G}g+2`
  
U-d&q>_@A  
2. 建模任务 YZd4% zF  

!{+(oDN  
+|N"i~f>j  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 o5d
)v)Rx=  
 偏振元件的重要特性： 4 0eNgm^  
 偏振对比度 te_D  ,  
 透射率 <_}u5E)7(  
 效率一致性 @W8RAS~  
 线格结构的应用(金属) asb")NfIm  
_~r>C  
3. 建模任务： 4f+Ke*^[RA  
>dO^pDSs  
4. 建模任务：仿真参数 6K6ihR!d  
`%VrT`  
偏振片#1: MC3{LVNK  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 %%#zO Z  
 高透过率(最大化) JL1Whf  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) 0<!BzG  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) 7_LE2jpC,5  
偏振片#2: Ngr7E  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 z\a#"2(G.  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 5,A/6b  
 光栅周期：100nm Z+4J4Ka^!(  
 光栅材料：钨 F C"dQ  
z;LntQZp-  
5. 偏振片特性 '<O& :  
@jfd.? RK!  
 偏振对比度：(要求至少50:1) DLVf7/=3~  
3>Yec6Hs  
)%0#XC^/X5  
p AD@oPC  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) AO/R2a(:  
w%htY.-  
sXAXHZ{  
Oo,<zS=ICk  
6. 二维光栅结构的建模 (RQ kwu/  

XWk^$"  
yZKj>P1  
 该案例使用一般二维光栅工具，该工具嵌入在VirtualLab光栅工具箱。 Wn|w~{d{  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 ) Limt<S  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 tH$Z_(5  
N(Cfv3{  
,+f'%)s_x  
|<OZa;c+  
7. 偏振敏感光栅的分析 mwBOhEefNJ  

SJL?(S*  
 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。 #P1k5!u  
 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) Av{1~%hU  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 +<I>]J2  
8. 利用参数优化器进行优化 x.!%'{+{  

0q81H./3  

~%'M[3Rb  
 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。 hW]:CIqk  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 "gYn$4|R7*  
 在该案例种，提出两个不同的目标： !pgkUzMW  
 #1:最佳的优化函数@193nm uSH.c>  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 4]B(2FR[8  
'z@(,5  
9. 优化@193nm &GX pRo  
w18kTa!4@  
 初始参数： t!v#rn[  
 光栅高度：80nm GC.   
 占空比：40% 4~DoqT  
 参数范围： zl$'W=[rFs  
 光栅高度：50nm—150nm |?g k%g  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) .,I^)8c  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 #Fq6-]y1")  
"??$yMW  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 &G:#7HX@-  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 w!7Hl9BW  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 e~oI0%xl^  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 En
yx+]9  
}9=VhC%J  
10. 优化@193nm结果 _O{3bIay3!  
|4UW.dGHPo  
 优化结果： e2~&I`ct  
 光栅高度：124.2nm 63 F@Ft  
 占空比：31.6% #fd;]  
 Ex透过率：43.1% Q#i[Y?$L  
 偏振度：50.0 &c%;Lo  
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。 R^4JM,v9x`  
N$i!25F`  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 [_
q3 02  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 @p~f*b4H?  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 _XvSe]`f`  
RG4T9eZq  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 7S|nn|\Kp  
DAa??/,x7  
Em?bV
(  
 初始参数： VXX7Y?!  
 光栅高度：80nm 0
6X4mu{  
 占空比：40% Gf*|f"O  
 参数范围： jOV,q%)^,:  
 光栅高度：50nm—150nm ;W 16Hr Z  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) k/srT<  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% [M?'Nw/[S  
F|nJ3:v  
 优化结果： h'%iY6!fA  
 光栅高度：101.8nm Mwm9{1{  
 占空比：20.9% f-$%Ck$%,  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） vuN!7*d+  
 偏振对比度：50.0 iW oe  
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。 s1~&PH^  
hUR>NUK@8  
12. 结论 7 G37V"''  
K FMx(fD  
 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) c{4Y?SSx  
 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 rs`"Kz`(  
(如Downhill-Simplex-algorithm) ,0k3Qi%  
 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。 PLoD^3uG)  
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QQ：2987619807 |&wwH&<[z