[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） oqO(PU  
K0|FY=#2y  
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。 X^wt3<Kbf  
65J
F`]  
1. 线栅偏振片的原理 y51e%n$  
/ *#r`A  
2. 建模任务 $9_xGfx}  

*av<E  
; F"g$_D0  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 -b9\=U[  
 偏振元件的重要特性： *v!9MU9[(  
 偏振对比度 |4;Fd9q^m  
 透射率 /[ 5gX^A  
 效率一致性 61C7.EZZ;  
 线格结构的应用(金属) }HYbS8'  
PR#exm&  
3. 建模任务： #wwH m3  
{HltvO%8  
4. 建模任务：仿真参数 :+^lJ&{U  
_{YWXRC#  
偏振片#1: l*Gvf_UH  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 &R'c.  
 高透过率(最大化) O`IQ(,yef  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) [Kg+^N%+  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) /|6N*>l)y  
偏振片#2: g[' ^L+hd  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 5}l[>lF  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 24 'J  
 光栅周期：100nm XPXIg  
 光栅材料：钨 r= `Jn6@  
_Eo[7V{NY  
5. 偏振片特性 \
h/H#jZJ  
$f <(NM6?  
 偏振对比度：(要求至少50:1)
MS~(D.@ZS  
RLjc&WhzXu  
iy.p n  
i+ ?^8#  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) gV's=c
Q  
=7=]{Cx[  
F]O`3e=!  
C2kPMB=Xo  
6. 二维光栅结构的建模 ( Y[Q,  

@Md/Q~>  
U)o-8OEZ9  
 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。 ~g]Vw4pv  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 .5_2zat0H  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 T4Uev*A  
lgL%u K)  
AofKw  
*w`sM%]Rq  
7. 偏振敏感光栅的分析 Woym/[i  

`r6,+&  
 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:%`wX}  
 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) 03X1d-  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 tCH!m
y_  
8. 利用参数优化器进行优化 F0TB<1  

W:2( .?  

+5*95-;0  
 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。 +Mb.:_7'  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 _1\v  
 在该案例种，提出两个不同的目标： L,/%f<wd  
 #1:最佳的优化函数@193nm z43M]P<
 
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 eu-*?]&Di  
?dg[:1R}  
9. 优化@193nm m+[Ux{$  
97*p+T<yp  
 初始参数： lTgjq:mn  
 光栅高度：80nm ""G'rN_=Bi  
 占空比：40% U?Zq6_M&  
 参数范围： $7ZX]%<s  
 光栅高度：50nm—150nm JX;G
<lev  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) oLeq!K}re  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 <iC(`J$D  
g]H<}4lgq"  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 %5n_ p^xp  
 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。 T.BW H2gRP  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 ![=yi tB  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 *]) `z8Ox  
K+3=tk]W9u  
10. 优化@193nm结果 G5 WVr$  

EV%gF   
 优化结果： :4/3q|cn  
 光栅高度：124.2nm .Yn_*L+4*  
 占空比：31.6% ?+@?Up0wGO  
 Ex透过率：43.1% f.$af4 u  
 偏振度：50.0 '-~~-}= sJ  
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。 l'_r:b  
(hbyEQhF  
 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。 m-#2n? z-  
 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。 _Y;W0Z  
 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。 YU'E@t5  
n
Dxz~8  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 hRhe& ,v  
@I?=<Riu  
iqWQ!r^  
 初始参数： ]N?kG`[  
 光栅高度：80nm ?Z/V~,  
 占空比：40% Kn1a>fLaJ_  
 参数范围： W^l-Y%a/o  
 光栅高度：50nm—150nm 9rf)gU3{+L  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) OQJ6e:BGt  
 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% ukyZes8o K  

e(t\g^X  
 优化结果： +cN8Y}V  
 光栅高度：101.8nm )+DmOsH  
 占空比：20.9% M .mf
w#*  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） vl:KF7:#m  
 偏振对比度：50.0 UP,c|  
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。 _w+
Qy.  
u'BaKWPS  
12. 结论 vXje^>_6  
U>N1Od4vTO  
 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) MQ6KN(?\ZL  
 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 0@oJFJrO  
(如Downhill-Simplex-algorithm) y}|s&4Sq  
 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。 fNFY$:4X  
+CNv l  
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QQ：2987619807 Sdryol<