[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） Xtqjx@ye  
b _fI1f|  
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。 !UE' AB  
%H:uE*WZ  
1. 线栅偏振片的原理 U;n$  
X{rw+!  
2. 建模任务 F]~rA! g1  

\14"Bgj1  
1xM'5C?~7  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 I__|+%oC  
 偏振元件的重要特性： &x{CC@g/  
 偏振对比度  ^o+}3=  
 透射率 ^(I4Do~}  
 效率一致性 lkf(t&vL2  
 线格结构的应用(金属) aG7
QLCL  
l-"c-2-!  
3. 建模任务： YV*s1t/  
7s_#X|A$  
4. 建模任务：仿真参数 P F!S  
;aBK4<-vl  
偏振片#1: kLVf}J~?  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 Y)Y`9u<?  
 高透过率(最大化) d%?+q0j  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) =>Y b~r71  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) C=ni5R  
偏振片#2: ZdHfZ3)dB  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 PL/as3O^A  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 mH>oF|  
 光栅周期：100nm >N>WOLbb7(  
 光栅材料：钨 i(9=` A}  
WO W4c&  
5. 偏振片特性 H8~<;6W  
OaU-4 ~n;  
 偏振对比度：(要求至少50:1) Z~{0XG\Y  
ZSq7>}  
jC1mui|Y^  
/
_E8'qlx  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) ghm5g/  
!=@Lyt)_b  
v4!zB9d  
hK9Trrwau  
6. 二维光栅结构的建模 e{8z1t20:  

}fnp}L  
J&}/Xw)  
 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。 \o9-[V#Gm  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 ]Mi ~vG q  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 oK&LYlU  
98h,VuKVaB  
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MZLc6  
tLe!_p)  
7. 偏振敏感光栅的分析 B"TZ8(<  

5Z}]d@  
 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。 uZ( I|N$  
 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) ~\`lbGJ7?  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。  sBY*9I  
8. 利用参数优化器进行优化 d_=@1JM>  

6lO]V=+  

V0 x[sEW  
 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。 #}L75  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 ^D\1F$AjC  
 在该案例种，提出两个不同的目标： YLVV9(  
 #1:最佳的优化函数@193nm OiNzN.}d  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 Xu`c_  
-_Pd d[M  
9. 优化@193nm b'Qia'a%  
B PTQm4TN  
 初始参数： [hA%VF.9  
 光栅高度：80nm s42M[BW]  
 占空比：40% duB{1  
 参数范围： *JE%bQ2Q  
 光栅高度：50nm—150nm @#K19\dQ  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致)
:@)UI,  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 ,80qwN,  
By{zX,6'  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 T:q_1W?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。 N&7= hni  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 K,e"@G  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 }#'wy  
)orVI5ti  
10. 优化@193nm结果 )&]gX  
^%|,G:r  
 优化结果： W[BZ/  
 光栅高度：124.2nm O6Bs!0,  
 占空比：31.6% }&D~P>1
 
 Ex透过率：43.1% dfY(5Wc+f  
 偏振度：50.0 O=UXe]D  
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。 .gTla  
3~Od2nk(x  
 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。 L;zwqdI  
 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。 *,<A[XP  
 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。 X.hU23w  
IWcgh`8  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 l+!!S"=8)~  
.zQ:u{FT  
IvGQ7 VLr  
 初始参数： wBZ=IMDu\  
 光栅高度：80nm |N_tVE  
 占空比：40% 2g5i3C.q$  
 参数范围： |57u;  
 光栅高度：50nm—150nm +\g/KbV7  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 0JzH dz  
 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% %@ UH,Ew  
Q^X  
 优化结果： G2 A#&86J{  
 光栅高度：101.8nm 0$)s? \  
 占空比：20.9% FsQeyh>  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） .j?`U[V%a  
 偏振对比度：50.0 873$EiyXR  
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。 O ]o7  
p=%Vo@*]  
12. 结论 S:)Aj6>6  
:5Vk+s]8  
 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) K~'!JP8@  
 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 _:@~bHd  
(如Downhill-Simplex-algorithm) Q#"p6ZmI  
 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。 < kyT{[e+6  
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QQ：2987619807 )_bc:6Q