[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） j4>a(  
iT;@bp  
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。 %&->%U|'  
aM@z^<Ub  
1. 线栅偏振片的原理
^K7ic,{  
{&P
FXJ  
2. 建模任务 :Gu+m  

X=6y_^  
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Ao  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。  |y h\  
 偏振元件的重要特性： Ti2Ls5H}  
 偏振对比度 Q~MC7-n>  
 透射率 QJ F=UB  
 效率一致性 ik"sq}u_]E  
 线格结构的应用(金属)  ],ZzI  
A%Xt|=^_  
3. 建模任务： ?E9DXg  
s-Aw<Q)d  
4. 建模任务：仿真参数 V~T@6S  
WpS1a440  
偏振片#1: 4EXB;[]  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 n4R2^gX
Aw  
 高透过率(最大化) b1gaj"]  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) Z<#hS=eY  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) >Jw6l0z  
偏振片#2: T"p(]@Ng  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 zOHypazOTq  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率  Og2vGzD  
 光栅周期：100nm |+:h|UIUQ  
 光栅材料：钨 Xt{*N-v\  
FVB;\'/  
5. 偏振片特性 kF{*(r=.o  
g|Y] wd  
 偏振对比度：(要求至少50:1) ?!=iu!J  
4J|t?]ij|E  
B-*E:O0y  
R#n%cXc|  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) 'q>2t}KG  
ExSO|g]%
 
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G+?Y'{  
R//$r%a  
6. 二维光栅结构的建模 !)qQbk  

7 uMd ZpD  
=39 ?:VoD  
 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。 1`LXz3uBe  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 oyk>vIZ  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 n;8'`s  
x1gx$P  
spQLG_o,J  
'r} zY-FM`  
7. 偏振敏感光栅的分析 659v\51*  

'4OcZ/oI  
 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。 ~:lKS;PRuK  
 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) Cs@ +r  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 xU S]P)R  
8. 利用参数优化器进行优化 C}?0`!Cc%  

zSv^<`X3  

#FYAV%pi  
 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。 z[#Fog  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 mxFn7.|r~  
 在该案例种，提出两个不同的目标： zTo8OPr  
 #1:最佳的优化函数@193nm }wwe}E-e  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 'PlaMOy  
?0<w  
9. 优化@193nm `@`1pOb  
D);'pKl  
 初始参数： | A:@&|  
 光栅高度：80nm K?u(1  
 占空比：40% TNY4z(r  
 参数范围： [m'CR 4(|  
 光栅高度：50nm—150nm DlyMJ#a  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) J?n<ydZSH  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 u>.y:>  
 m@rSz  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 ~VTs:h  
 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。 Qbeeq6  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 5IqQ|/m<6  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 BRbV7&  
$R^AEa7  
10. 优化@193nm结果 h4fLl3%H  
F9XT lA  
 优化结果： /&Jv,[2kV  
 光栅高度：124.2nm {.k)2{  
 占空比：31.6% U!e6FHj7  
 Ex透过率：43.1% uCzii o`S  
 偏振度：50.0 }Ia 0"J4  
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。 zPZF|%|  
0y%L-:/c|  
 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。 h ?#@~  
 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。 Xt,X_o2m|]  
 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。 )QY![&k}1z  
kJ=L2g>W<.  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 ^uaFg`S  
m-1?\bs  
L2-^!'  
 初始参数： 45}v^|Je\  
 光栅高度：80nm gs`^~iD]m  
 占空比：40% \&A+s4c")  
 参数范围： :kw0y  
 光栅高度：50nm—150nm h(xP_Svj>  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) hSqMaX%G  
 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% P#G.lft"O  
zp=!8Av  
 优化结果： A['uD<4b  
 光栅高度：101.8nm -S; &Q'Mt  
 占空比：20.9% 4/wwn6I}G  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） Li`hdrO'ii  
 偏振对比度：50.0 g0#q"v55  
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。 %my
  
pZ+j[!  
12. 结论 izt^Wi|  
d$1#<-yP  
 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) %"7WXOv&z  
 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 V 4qtaHf  
(如Downhill-Simplex-algorithm) (Nz]h:}r  
 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。 L:U4N*  
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QQ：2987619807
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