[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） <}e<Zf!  
`aC#s3[
 
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。 yXkgGY5  
kt@+UK."  
1. 线栅偏振片的原理 O[N{&\$  
vg)zk2O  
2. 建模任务 wwF20  

Hj5b.fB  
ZGS=;jM  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 10a=[\ Q  
 偏振元件的重要特性： b)df V=  
 偏振对比度 \^_F>M  
 透射率 <|.M]]}j  
 效率一致性 63at lq  
 线格结构的应用(金属) *:_.cbo  
|#S!qnXB  
3. 建模任务： QN0Ik
 2L  
O ~"^\]\  
4. 建模任务：仿真参数 `;`34t_)  
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偏振片#1: F35e/YfG  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 :@pmgp  
 高透过率(最大化) $bN%x/
  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) )`L!eN  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) h'N,oDB)  
偏振片#2: <yIJ$nBx  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 }+u<^7$g|  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 ."MBKyg6  
 光栅周期：100nm QK;A>]  
 光栅材料：钨 wD*_S}]  
`B^?Za,xN  
5. 偏振片特性 xOS4J+'s@  
T,;6q!s=  
 偏振对比度：(要求至少50:1) M T{^=F ]  
>SccoI  
Qs~;?BH&  
7^:s/xHO*  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) Vls*fY:W  
ty(F;M(  
$o-s?";  
R(Z2DEt</  
6. 二维光栅结构的建模 bZ0r/f,n$  

MF
=@PE][  
ZY{,//  
 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。 n#m )]YQC  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 `m3C\\9;  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 Vj`9j. 5  
lS}5bcjR=k  
u0N1+-6kr+  
WM9QC59  
7. 偏振敏感光栅的分析 PF4Cs3m/  

Ff.gRx  
 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。 +8v!vuO'  
 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) B<+}_3.  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 {GZHD^Ce  
8. 利用参数优化器进行优化 Ib]{rmaP  

Y]ZOvA5W  

xUj[d(q  
 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。 5.idC-\  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 xpUaFb  
 在该案例种，提出两个不同的目标： UiW(/L  
 #1:最佳的优化函数@193nm M]eH JZ~v  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 wS8qua  
/J1O{L  
9. 优化@193nm Nqy',N  
e>Is$+[`7  
 初始参数： O /aC%%  
 光栅高度：80nm HlLF<k~}  
 占空比：40% .~C*7_  
 参数范围： 1vi<@i,  
 光栅高度：50nm—150nm G^oBu^bq~  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 7@MV
InV9  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 u|B\@"0  
5,;{<\c  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 mG\,T3/*  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 TRG
"fVR  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 iC$~v#2  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 HIeWgw^"  
Spt[b.4mF  
10. 优化@193nm结果 %<:?{<~wH9  
J7_'@zU  
 优化结果： cKdy)T%;  
 光栅高度：124.2nm CQQX7Y\  
 占空比：31.6% U
*1rA/"n  
 Ex透过率：43.1% @4_W}1W  
 偏振度：50.0 I3p ~pt2  
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。 (\>_{"*=  
=^O84Cp 6  
 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。 1KAA(W;nq  
 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。 E.t9F3
  
 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。 ngn%"xYX  
v`bX#\It  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 pNCk~OM  
uXyNj2(d.  
&YDb/{|CIC  
 初始参数： XLI'f$w&  
 光栅高度：80nm  \^w=T*  
 占空比：40% !nC Z,  
 参数范围： &}wKC:LSP  
 光栅高度：50nm—150nm p;U[cGHC  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ^s_E|~U  
 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% <j-Bj$3  
')}$v+9h  
 优化结果： }ZlJ  
 光栅高度：101.8nm uFW4A  
 占空比：20.9% Yk6fr~b  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） GL9R 5  
 偏振对比度：50.0 $BwWhR  
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。 ;xXHSxa:=W  
g=:%j5?.e  
12. 结论 Fu(e4E  
6P3ezl@#;  
 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) ZZ)bTLu  
 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 &W)ks  
(如Downhill-Simplex-algorithm) 0[x?Q[~S_0  
 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。 TJ ;4QL  
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QQ：2987619807 >rB7ms/@E