[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） ZI*A0_;L  
*8HxJ+[,[  
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。 sm <kb@g  
X=}0+W  
1. 线栅偏振片的原理 2{q
G  
^E,UcK;  
2. 建模任务 :D7!6}%  

0To 5|r  
u8\QhUk'G  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 IWd*"\L  
 偏振元件的重要特性： Ft>8 YYyU  
 偏振对比度 T7X2$ '  
 透射率 =hb87g.  
 效率一致性 f)fw87UPc  
 线格结构的应用(金属) f;6d/?=~  
*m/u3.\  
3. 建模任务： R9HS%O6b6  
MH(g<4>*  
4. 建模任务：仿真参数 a,\u|T:g  
k18V4ATE]  
偏振片#1: ?XrTZ{5'  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 vCr$miZ  
 高透过率(最大化) )^xmy6k  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) 5,fzB~$TX(  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) uvd>  
偏振片#2: "lAS <dq  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 U}TQXYAg  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 NV~i4R*#  
 光栅周期：100nm 7guxkN#  
 光栅材料：钨 }e|]G,NZO  
|bUmkw  
5. 偏振片特性 ou4?`JF)-  
|EA1+I.&x  
 偏振对比度：(要求至少50:1) eHIC'b.  
KL{uhb0f  
"aH]4DO  
D]y.!D{l2  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) 2sq<"TlQXI  
M6n.uho/  
=-Tetp  
I>|?B(F  
6. 二维光栅结构的建模 XS@6jbLE  

G(e?]{(  
yIP IA%dJ  
 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。 %oQj^r!Xd  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 '!GI:U+g  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 Wb$bCR#?<  
J]e&z5c  
".=EAXVU  
<ZEll[0L  
7. 偏振敏感光栅的分析 1NJ|%+I  

21Opx~T3  
 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。 v.J#d>tvf  
 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) Dbd5d]]n3  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 K>~l6  
8. 利用参数优化器进行优化 ponvi42u  

4T-AWk  

qlP=Y .H  
 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。 >Li?@+Zl  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 '-qc\6UY  
 在该案例种，提出两个不同的目标： C7:Ry)8'I  
 #1:最佳的优化函数@193nm  ~I74'  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 X8TZePh  
xR3A4m  
9. 优化@193nm 1:8: yFV  
ce\-oT  
 初始参数： Ek6W:Q:@  
 光栅高度：80nm Dc2eY.  
 占空比：40% ~1oD7=WN  
 参数范围： {,ljIhc,  
 光栅高度：50nm—150nm jXQ_7  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 1d6pQ9 N  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 X"sN~Q.0  
 ?auiq  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 [z9i v~  
 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。 7Fx8&Z  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 xUUp?]9y  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 5s9~rm  
FdD'H
p+  
10. 优化@193nm结果 K.SHY!U}  
zc#`qa:0  
 优化结果： DDEn63{  
 光栅高度：124.2nm uQlVzN.?  
 占空比：31.6% xN]bRr  
 Ex透过率：43.1% "Q( 8FF  
 偏振度：50.0 P'+*d#*S  
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。 9UZX+@[F  
J.*=7zmw  
 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。 C/JFg-r  
 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,?
{S  
 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。 C*$/J\6xy  
.6*A~%-=[d  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 FVHL;J]nf1  
}z[se)s  
NZ#z{JI=+  
 初始参数： :c>,=FUT  
 光栅高度：80nm vzU%5,  
 占空比：40% U"Y$7
~  
 参数范围： Tr8+E;;  
 光栅高度：50nm—150nm 7?
4>'  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) `'/8ifKz  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% b#F3,T__`Y  
VC@o]t5  
 优化结果：
86i =N_  
 光栅高度：101.8nm bFpwq#PDW>  
 占空比：20.9% KLk37IY2\  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） #S"=)BZ8L  
 偏振对比度：50.0 c~V\,lcI  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求，尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 O;w';}At  
l!b#v`  
12. 结论 C-Mop,w  
jH8F^KJM[  
 应用的偏振分析器可以评价偏振光栅与波长和角度的关系。(同样适用于极紫外光谱范围) \%)p7PNY  
 VirtualLab参数优化工具箱提供了不同的优化方式，用以改善提高光学元件的性能 #>0nNR[$Y  
(如Downhill-Simplex-algorithm) 8ydOS  
 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]okN5uI  
K \O,AE  
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QQ：2987619807 UwLa9Dn^