[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） vS8&,wJ!  
v])ew|  
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。 _^BA;S@  
Jo {:]:  
1. 线栅偏振片的原理 h <4`|Bg+  
YCDH0M  
2. 建模任务 9
`*ST(0/  

@U_CnhPQq  
\\k=N(n  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 LaQ7A,]  
 偏振元件的重要特性： |}4\Gm  
 偏振对比度 P2'N4?2  
 透射率 JVIFpN"`  
 效率一致性 SZKYq8ZA)V  
 线格结构的应用(金属) [Qnf]n\FJ  
'[WL8,.Q  
3. 建模任务： %V>%AP  
F}}!e.>c  
4. 建模任务：仿真参数 ^m#tWb)f  
+.!D>U$)}  
偏振片#1: BH0m[9nU;  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 $Lp [i <O]  
 高透过率(最大化) =^KgNQ   
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) 1Vu#:6%  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) 01'>[h#_n  
偏振片#2: /JS_gr@DK  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 C-y MWr  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 W0f^!}f(  
 光栅周期：100nm ^)-[g  
 光栅材料：钨 ;eYG\uKC{  
'{ _ X1  
5. 偏振片特性 ^sf,mM~D  
u+j\PWOtm  
 偏振对比度：(要求至少50:1) :IZAdlz[@  
fmixWL7.Zg  
D&):2F^9.  
N0p6xg~  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) p}QDX*/sSu  
r-y;"h'  
]VjvG};  
5mZ2CDV  
6. 二维光栅结构的建模 dL$ iTSfz"  

/0/ouA>+  
bo|THS  
 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。 O(/~cQ  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 Tdcc<T  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 m54>}  
pWxk^qhe/  
B$g\;$G  
#NFB=oJI  
7. 偏振敏感光栅的分析 4gen,^Ij  

~]-n%J$q  
 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'o[9-  
 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) rn|]-^ku/  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 !i torSl  
8. 利用参数优化器进行优化 zcP=+Y)YA  

O.+J%],  

dy_Uh)$$|g  
 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。 'JOCL0FP  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 #%[;vK  
 在该案例种，提出两个不同的目标： K;6#v%  
 #1:最佳的优化函数@193nm Q'n+K5&p  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 ],weqs  
zpwoK&T+  
9. 优化@193nm A;L ]=J  
A&M_ 
J  
 初始参数： ui>jJ(  
 光栅高度：80nm }? _KZ)  
 占空比：40% 1O`V_d)  
 参数范围： ><}nZ7  
 光栅高度：50nm—150nm J!l/.:`6  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) qHub+"2  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 nz3*s#k\-  
q? ">  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 bW=q G  
 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。 (?Mn_FNE|  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 %4LoEm=U  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 i3eF_  
&ww-t..  
10. 优化@193nm结果 )Dz]Pv]H'  
wnC} TWxX  
 优化结果： HF*0  
 光栅高度：124.2nm x:Q\pZ  
 占空比：31.6% ycBgr,Ynu<  
 Ex透过率：43.1% ,cNe-K
Jk  
 偏振度：50.0 D>y5&`  
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。 BI?, 3  
h\[@J rDa  
 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。 `D(V_WZ  
 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。 m538p.(LIR  
 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。 iHhdoY[]  
]owgsR  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 UDI\o1Rbp  
a(vt"MQ_  
S'!&,Dxq^  
 初始参数： oT\K P  
 光栅高度：80nm /O:4u_  
 占空比：40% ![%wM Pp  
 参数范围： B2kZ_4rB  
 光栅高度：50nm—150nm ~ L4NK#  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) `/[5/%  
 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% dE"_gwtX  
O5r8Ghf)  
 优化结果： Md~SzrU  
 光栅高度：101.8nm =x-7 Wy  
 占空比：20.9% _G'ki.[S7  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） {`D]%e
RO  
 偏振对比度：50.0 =;-C;gn:w  
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。 EK4%4<"  
Q$ew.h  
12. 结论 4"@;.C""  
ZRf9'UwS  
 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) ULt5Zi  
 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 WkiT,(i  
(如Downhill-Simplex-algorithm) _]*YSeh=  
 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。 fJr EDj4(  
B/l^=u+-  
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QQ：2987619807 \=WPJm`p