[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） mpAh'f4$*  
&4iIzw`  
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。 ] CE2/6Ph  
4/vQ=t  
1. 线栅偏振片的原理 RIc<  
yiA\$mtO  
2. 建模任务 b4PK  

NU*6iLIq|F  
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0  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 4rdrl  
 偏振元件的重要特性： -e\kIK %  
 偏振对比度 z<=t3dj  
 透射率 o>%W7@Pr  
 效率一致性 9K(b Z{  
 线格结构的应用(金属) m&8_i`%<  
 >S/>2e:  
3. 建模任务： 50`r}
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Z28@yD+  
4. 建模任务：仿真参数 8Qy |;T}  
<[~M|OL9q,  
偏振片#1: 9V!K._Cb  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 {,srj['RS  
 高透过率(最大化) zg"ZXZ  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) G;+0V0K  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) [%q":I
g  
偏振片#2: a$A S?`L  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 XA%?35v~  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 "0mR*{nF  
 光栅周期：100nm D=]P9XDvb.  
 光栅材料：钨 eU*hqy?0  
J],BO\ECH  
5. 偏振片特性 ~8E rl3=5{  
]~,'[gWb  
 偏振对比度：(要求至少50:1) dksnW!  
Ok\UIi~  
Yr@@ty  
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 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) $>Do&T
U   
iLei-\w6y  
d7Z\  
rv>6k:(  
6. 二维光栅结构的建模 ='azVw%_  

T8k oP  
6A<aelE*i  
 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。 :}cAq/  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 S7]cF5N  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 |H49FL  
n"vI>_|G  
-#h \8Xl  
>FO=ioNY  
7. 偏振敏感光栅的分析 NO)*UZ  

mqpZby  
 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。 EhoR.  
 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) pK%'S  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 Gl(,%~F9i  
8. 利用参数优化器进行优化 4l:+>U@KU  

+{&g|V  

B _ >|Mo/  
 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。 [
;}c@  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 "wc $'7M  
 在该案例种，提出两个不同的目标： 7}MWmS^8j  
 #1:最佳的优化函数@193nm =W?c1EPLCx  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 a?dM8zAnc  
08Gr  
9. 优化@193nm O`4X[r1LD  
qW9|&GuZ$  
 初始参数： gKnAw+u\  
 光栅高度：80nm Iq9+  
 占空比：40% sz5@=  
 参数范围： V=U%P[S  
 光栅高度：50nm—150nm SJfsFi?n  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ZsE8eD  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 :Wln
$L$  
UA^E^$f:  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 UqH7ec  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 Pj$a$C`Z  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 6BMn7m?  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 afjC~}  
mdwY48b  
10. 优化@193nm结果 tSjK=1"}  
%rYt; 7B  
 优化结果： 5:6mptn>  
 光栅高度：124.2nm a2zo_h2R  
 占空比：31.6% Y\lBPp0{\v  
 Ex透过率：43.1% ;:cM^LJ  
 偏振度：50.0 V6c?aZ,O  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 }w$/x<Q[  
DwI)?a_+  
 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。 M30_b8[Y_  
 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。 Z`[j;=[  
 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。 kG E|17I  
@{j-B IRZ0  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 
K_xn>  
ls=<c<  
U6{ RHS[  
 初始参数： yy9Bd>  
 光栅高度：80nm u%2u%-w  
 占空比：40% v / a/  
 参数范围： ]uP{Sj  
 光栅高度：50nm—150nm 4h|D[Cb]  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) hPl;2r  
 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% bF3j*bpO"  
HtMlSgx,8>  
 优化结果： `ul
"D%  
 光栅高度：101.8nm ]M_)f  
 占空比：20.9% y jb.6  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） PRs[:we~~  
 偏振对比度：50.0 ]O 2_&cs  
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。 *H;&hq  
E3`KO'v%  
12. 结论 B]jh$@  
i+2J\.~U#G  
 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) b*,R9  
 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 H`fkds  
(如Downhill-Simplex-algorithm) v5&WW
?IBQ  
 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。 ! $n^Ze2 !  
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QQ：2987619807 U5Rzfm4