[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） `(vgBz`e[  
+y!dU{L^  
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。 "CapP`:  
Ol`/r@s  
1. 线栅偏振片的原理 3k`"%R.H  
y\$
B9KX  
2. 建模任务 2`Ub;Nn29  

/pan{.< k  
b8P/9D7K?  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 zW,m3~XX:  
 偏振元件的重要特性： T;XEU%:LK  
 偏振对比度 0(VH8@h`O  
 透射率 9$c0<~B\  
 效率一致性 UTGR{>=>  
 线格结构的应用(金属) p+SFeUp  
qL091P\F  
3. 建模任务： .+t{o[  
s-Q-1lKV,  
4. 建模任务：仿真参数 VO] Jvf  
TviC1 {2  
偏振片#1: QU|{(
c  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 c[}h( jkP  
 高透过率(最大化) =24)`Lyb  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) m(,vymt  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) W
p/!;  
偏振片#2: )HNbWGu  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 S}gUz9ks  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 %Qgo0  
 光栅周期：100nm 4-^
|e  
 光栅材料：钨 kbJ/7  
C(Ujx=G+3  
5. 偏振片特性 @+h2R  
t_6sDr'.  
 偏振对比度：(要求至少50:1) izsAn"v  
!/znovoD  
[7q~rcf,Z  
^crk8O@Fw  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) XeX0\L')R  
fIN8::Cs[  
E#JDbV1AC  
rVd(H  
6. 二维光栅结构的建模 IE.JIi^w  

U~-Z`_@^-  
4SCb9|/Q  
 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。 O|m-Uz"+  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 z=<x.F  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 1v!Xx+}  
} R!-*Wk  
REDh`Wd  
,uqSq  
7. 偏振敏感光栅的分析  ?1?D[7$  

!^cQPX2<  
 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。 gm~Ka%O|F  
 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) zD}dvI}  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 I&Q.MItW  
8. 利用参数优化器进行优化 I$xfCu  

P$S>=*`n U  

2c@4<kyfP  
 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。 YqX/7b+  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 |VbF&*v`  
 在该案例种，提出两个不同的目标： &:`T!n  
 #1:最佳的优化函数@193nm x!fvSoHp  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 EzqYHY+_r  
yz8ZY,9  
9. 优化@193nm P9; =O$s  
~F~g$E2 }  
 初始参数： /*!K4)$-*2  
 光栅高度：80nm ' Z:FGSwT  
 占空比：40% 9iGUE  
 参数范围： A+w51Q  
 光栅高度：50nm—150nm (|L0s)  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) )pLde_ k  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 Ql&5fyW  
GqBZWmAB  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 0FD#9r  
 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。 u!?cKZw  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 hz{=@jX  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 K.4t*-<`[  
NBZFIFO<  
10. 优化@193nm结果 P,lKa.  
dPgN*Bdv  
 优化结果： C-'n4AY^  
 光栅高度：124.2nm QxG:NN;jW  
 占空比：31.6% H4p N+  
 Ex透过率：43.1% ~6L\9B)  
 偏振度：50.0 |1C=Ow*"  
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。 $,Y\  
vp7J';  
 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。 B'"(qzE-kM  
 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。 hi4#8W
 
 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。 !PJD+SrG  
>utm\!Gac  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 k44sV.G4L  
C1_':-4  
k"X<gA  
 初始参数： >5-z"f  
 光栅高度：80nm r(-`b8ZE  
 占空比：40% GyQu?`  
 参数范围： _tDSG]  
 光栅高度：50nm—150nm :E'uV"j%  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) l2Z!;Wm(  
 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% 21i?$ uU  
w:%3]2c  
 优化结果： +I1>; {{  
 光栅高度：101.8nm >8h14uCk  
 占空比：20.9% >__t 2  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） )Zud|%L  
 偏振对比度：50.0 yop,%Fe  
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。 AX=$r]
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x[l_dmq  
12. 结论 xQ4 5B`$  
GBnf]A,^@  
 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) }jTCzqHW]  
 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 ,SQmQ6h  
(如Downhill-Simplex-algorithm) ^1y (N>W  
 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。 w5zrEk#  
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QQ：2987619807 5n,?&+*L