[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） c}>p"  
UE9r1g`z  
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。 yr /p3ys  
}TCOm_Y/qL  
1. 线栅偏振片的原理 woqP&8a  
'j+J?Y^  
2. 建模任务 -IB~lw
 

"3i=kvdz  
.Lk2S "+  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 'J`%[,@V  
 偏振元件的重要特性： kE
Q${F{  
 偏振对比度 kOGpe'bV  
 透射率 yU(k;A-  
 效率一致性 FFNv'\)  
 线格结构的应用(金属) v*nX  
:h&*<!O2B`  
3. 建模任务： IYy2EK[s  
Tl!}9/Q5E:  
4. 建模任务：仿真参数 P2`!)teN  
VlVd"jW  
偏振片#1: In)#`E` g.  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 "yI)F~A  
 高透过率(最大化) m*BtD-{  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) ,z?Re)qm  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) /EOtK|E  
偏振片#2: ;!k1LfN  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 uL!{xuN  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 >4.{|0%ut  
 光栅周期：100nm 8yH) 8:w  
 光栅材料：钨 +x!V;H(  
5s>$  
5. 偏振片特性 EV@xUq!x.  
~mtL\!vaM  
 偏振对比度：(要求至少50:1) =J,aBp  
".qh]RVjV
 
j0k"iv  
Nvs8t%  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) i8nC
TW  
33\{S$p  
,2)LH'Xx  
}Y5Sf"~M  
6. 二维光栅结构的建模 a`CsLBv&  

'hL\xf{  
6ZVJ2xs[%  
 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。 & h9ji[  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 X+{4,?04+  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 Od'!v&  
0 )#5_-%  
W:P4XwR{  
]7ROCJ;  
7. 偏振敏感光栅的分析 <Ja>  

{vAq08  
 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。 H~@E&qd  
 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) vcAs!ls+  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 ~l-Q0wg  
8. 利用参数优化器进行优化 RaAi9b[/S  

v[ru }/4  

.8CR \-
  
 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。 3a_S-&?X  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 0vUX^<  
 在该案例种，提出两个不同的目标： _ 9Tv*@  
 #1:最佳的优化函数@193nm LN?fw  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 ekfD+X  
/+Xv(B  
9. 优化@193nm mz[rB|v"/7  
OGrVy=rd  
 初始参数： Tm@mk  
 光栅高度：80nm VVvV]rU~  
 占空比：40% y`=A$>A  
 参数范围： &D uvy#J  
 光栅高度：50nm—150nm \no[>L]  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) x+"~-KO8q$  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 CO1D.5  
ooByGQ90V:  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 '>Y"s|  
 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。 ^!1mChf  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 AU$W=Z*  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 r<Ll>R  
ge[f/"u  
10. 优化@193nm结果 "a;JQ:  
"W|Sh#JF  
 优化结果： 4)-LlYS_d<  
 光栅高度：124.2nm Yr
jF1hJ  
 占空比：31.6% rFSLTbTf  
 Ex透过率：43.1% R|ViLty  
 偏振度：50.0 #5N#^#r"  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 _UYt  
E:(flW=  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 KDuM;  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 NHUx-IqOX  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 P6zy<w  
E:f0NV3"1  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 {$HW_\w  
9PVM06   
$&='&q  
 初始参数： pcv(P  
 光栅高度：80nm +L!-JrYHS4  
 占空比：40% WsTbqR)W%  
 参数范围： $OHY^IE(  
 光栅高度：50nm—150nm eRD?O  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) Z[yQKy  
 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% "6lf~%R"  
ot]E\g+!  
 优化结果： /<9VKMR_k  
 光栅高度：101.8nm DT8|2"H  
 占空比：20.9% C#`eN{%.YT  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） *{P"u(K  
 偏振对比度：50.0 +n%uIv  
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。 `ux U H#  
bg*4Z?[dd  
12. 结论 :kfHILi  
!1]72%k[  
 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) 8=FP92X  
 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 G\?fWqx  
(如Downhill-Simplex-algorithm) j~(rG^T  
 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。 t;TMD\BU  
B t-o:)pa  
_p\  
QQ：2987619807 **d3uc4y