[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） nU{}R"|  
%s}c#n)N  
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。 1$&(ei]*:  
8<gYB$* S  
1. 线栅偏振片的原理 gVM&wo |  
]!JUiFj"uD  
2. 建模任务 D<-MbK^S  

T}%8Vlt]  
F|,_k%QP  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 $e bx  
 偏振元件的重要特性： hRU.^Fn#%  
 偏振对比度 v{/z`J!JR  
 透射率 u@V|13p<  
 效率一致性 @WmEcX|  
 线格结构的应用(金属) F}/tV7m  
CK<Wba  
3. 建模任务： ws!pp\F  
i%M6$or  
4. 建模任务：仿真参数 {h<V^r  
7rF )fKW  
偏振片#1: qD@]FEw!O  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 k[{h
$  
 高透过率(最大化) (!^i6z0Sp  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) !'y9/  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) k/6Qwb#  
偏振片#2: l70a&[W  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 =;hz,+  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 `x{*P.]N!<  
 光栅周期：100nm
k0@b"y*  
 光栅材料：钨 C`4m#  
WOw( -  
5. 偏振片特性 X+0+
}S  
Rm i4ZPb.  
 偏振对比度：(要求至少50:1) d:j6
5yu  
0Nvk|uI V[  
Ol%KXq[  
uq.!{3)8  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) qK_jgj=w  
zv~dW4'  
AQx:}PO  
XLu Y  
6. 二维光栅结构的建模 |`N|S  

%QYH]DR  
QD2;JI2  
 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。 ECZ`I Z.  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 <D_UF1Pk  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 DG%vEM,y  
zJ"`40V*;  
|n*nByL/  
%<^IAMkp  
7. 偏振敏感光栅的分析 r
]sNI[  

CXI%8eFXe$  
 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。 ;hz;|\ko5  
 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) JX.3b_O  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 3PLYC}Jq  
8. 利用参数优化器进行优化 -nHt6AbqP  

|TQ#[9C0  

iE6?Px9]  
 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。 ktA5]f;  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 %1oh+'ES F  
 在该案例种，提出两个不同的目标： j aU.hASj  
 #1:最佳的优化函数@193nm uK6'TJ  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 43'!<[?x  
[C>>j;q%  
9. 优化@193nm R^hlfKnt  
=._V$:a6o  
 初始参数： Bu]PNKIi  
 光栅高度：80nm P]~apMi:  
 占空比：40% 9I|D"zXn  
 参数范围： |ee A>z"I  
 光栅高度：50nm—150nm _HAtTW  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) -eQ>3x&3r  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 ^uV=|1<%  
j5Cf\*B4J  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 I(5sKU3<  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 >WcOY7  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 3FglzJ  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 kMz*10$gn  
2]UwIxzR  
10. 优化@193nm结果 \cr)O^&  
?niv}/'%O  
 优化结果： )8Jf
Bz
R  
 光栅高度：124.2nm ]YciLc(  
 占空比：31.6% ?!Wh ^su-  
 Ex透过率：43.1% )Y](Mj!D  
 偏振度：50.0 v;WfcpWq2  
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。 :'$V7LZ5  
1_B;r9x  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 3+4U?~^k*  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 r+W;}nyf  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 EJid@  
!^x;4@Ejm  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 g9.y`o}c  
Oj F]K,$  
J?$`Tnx^  
 初始参数： wqasI@vyu  
 光栅高度：80nm W%-`  
 占空比：40% KlGmO;k  
 参数范围： ) >H11o{&  
 光栅高度：50nm—150nm }v`Z.?|Z  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) r}4  
 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% bCg)PJuB  
MFtC2*
 
 优化结果： -d]v6q'1  
 光栅高度：101.8nm .P(Ax:g  
 占空比：20.9% wlEmy.)H  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间）
nkO
4~p  
 偏振对比度：50.0 6sQY)F7p  
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。 )~{8C:  
<Em|0hth  
12. 结论 Ru~;awV?  
vWZ?*0^  
 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) (v0i]1ly[  
 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 y;VmA#k`  
(如Downhill-Simplex-algorithm) M!b-;{;'  
 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。 7.nNz&UG]5  
3| F\a|N  
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QQ：2987619807 9!,f4&G`