[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） HIa$0g0J  
M*S5&x
pX  
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。 56_KB.Ww~  
>;3c;nf  
1. 线栅偏振片的原理 N[+dX_h  
Z|?XQ-R5  
2. 建模任务 };!c]/,  

P/
PS(`  
\!V6` @0KC  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 ;W*$<~_  
 偏振元件的重要特性： =W|Q0|U  
 偏振对比度 uATBt  
 透射率 -<O:isB  
 效率一致性 6Rf5  
 线格结构的应用(金属) e#OU {2X  
+Ae.>%}  
3. 建模任务： ::`j@ ]  
!aEp88u  
4. 建模任务：仿真参数 Go67VqJr  
O46/[{p+8  
偏振片#1: P%lLKSA  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 B&$89]gs|  
 高透过率(最大化) H= y-Y_R  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) N_DgnZ7*  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) t]o gn(  
偏振片#2: dbXG?K][  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 I^|bQ3sor  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 "}EbA3  
 光栅周期：100nm '~cEdGD9H  
 光栅材料：钨 HY:@=%R  
g0U ?s  
5. 偏振片特性 3*TS 4xX  
e4b~s  
 偏振对比度：(要求至少50:1) e](=)h|  
FS}z_G|4]  
yW&iUh=0  
uSQ*/h-<)0  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) ({9!P30:  
Ttj5%~  
;~bn@T-  
`+o.w#cl  
6. 二维光栅结构的建模 ;hvXFU  

yi?&^nX@9,  
{EUH#':  
 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。 :qp"Ao{M  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 `IoX'|C[h  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 lBdF9F<  
h,+=h;!  
_2Z3?/Y  
K?je(t^  
7. 偏振敏感光栅的分析 ~e+w@ lK  

hrD6r=JT<~  
 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^pP& <G  
 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) *La =7y:  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 ^IpiNY/%Q  
8. 利用参数优化器进行优化 "/fs%F  

5!zvoX9  

/<$"c"UQ  
 利用VirtualLab参数优化器可根据给定的评价函数轻松地对结构参数进行优化。 >nDnb4 'C  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 t>2^!vl  
 在该案例种，提出两个不同的目标： 3>" h*U#  
 #1:最佳的优化函数@193nm @;}H<&"  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 wjJ1Psnx  
,9qB}HG  
9. 优化@193nm 0?xiGSZV  
@RIEO%S  
 初始参数： YoJ'=z,e  
 光栅高度：80nm |mmG s  
 占空比：40% 61/zrMPn  
 参数范围： uFWgq::\  
 光栅高度：50nm—150nm %},G(>  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) k#JG  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 N{t:%[  
C
JixK>Y^  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 q'U5QyuC  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 b H_pNx81  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 f](uc(8Z  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 &R*5;/ !  
t1{}-JlA  
10. 优化@193nm结果 Te}yQ=+  
~+egu89'TU  
 优化结果： bTGK@~  
 光栅高度：124.2nm \{zAX~k6  
 占空比：31.6% XFTMT'9  
 Ex透过率：43.1% x,gE$dNzy  
 偏振度：50.0 }~r6>7I  
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。 -==qMrKP  
[=6~"!P}  
 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。 !muYn-4M  
 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。 {IHK<aW  
 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。 lp-Zx[#`}C  
oz6+rM6MY  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 YG~ o  
0"psKf'  
]}7rWs[|1  
 初始参数： gQ=POJ=G  
 光栅高度：80nm 36x:(-GFq  
 占空比：40% 4)+IO;  
 参数范围： 4t Nvq  
 光栅高度：50nm—150nm !NLvo_[Y  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) *;e@t4  
 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% 1D
LG]-j}  
.q`H`(QM  
 优化结果： - (_e=3$  
 光栅高度：101.8nm ),Ho(%T\  
 占空比：20.9% Tj21YK.mk  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） 3
U"')  
 偏振对比度：50.0 ZoON5P>  
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。 RC{Z)M{~  
@" 0tW:  
12. 结论 'gZbNg=&[  
mH*@d"  
 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) XyM(@6,'  
 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 ,0uo&/Y4L  
(如Downhill-Simplex-algorithm) L>Oy7w)Y  
 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。 "Z2Tc)  
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QQ：2987619807 *rn]/w8ZW