[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） IGl9g_18  
7CysfBF0g  
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。 rI\FI0zIp_  
`5*}p#G  
1. 线栅偏振片的原理 dysS9a,  
00
(\ZUj  
2. 建模任务 \bXa&Lq  

&oNAv-m^GD  
$xsd~L&  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 VbYdZCC  
 偏振元件的重要特性：  mh%VrAq  
 偏振对比度 5x
i
EPh  
 透射率 zLQx%Yg!  
 效率一致性 }e1ZbmW  
 线格结构的应用(金属) W?&%x(6M  
P \I|,  
3. 建模任务： "+c-pO`Wg  
Uo49*Mr  
4. 建模任务：仿真参数 I%):1\)  

Ry&6p>-  
偏振片#1:  " bG2:  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 vN $s|R'@  
 高透过率(最大化) l/D} X  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) )J |6-C  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) Z+SRXKQ  
偏振片#2: %b0*H_ok7  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 P?<y%c<  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 }V>T
M{  
 光栅周期：100nm [g,}gyeS(  
 光栅材料：钨 YSMAd-Ef-  
#yen8SskB  
5. 偏振片特性 !D6]J
PX  
e20-h3h+  
 偏振对比度：(要求至少50:1) 4i bc  
7)m9"InDI  
al0L&z\  
Kw}'W 8`c  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) ~&O%N  
rqq1TRg  
(H]AR8%W  
k)u[0}  
6. 二维光栅结构的建模 L];b<*d  

ESs\O?nO  
Vl]>u+YqE  
 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。 YIE<pX4Q7)  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 ^Cmyx
3O^  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 0:+E-^X  
zDp2g)  
J,G lIv.A  
8t`?#8D}  
7. 偏振敏感光栅的分析 z#N@ 0R  

X]=t>
 
 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。 l6B@qYLZ  
 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) q4q6c")zp  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 m|# y >4  
8. 利用参数优化器进行优化 ]_Xl
q_[/r  

)[ ,A_3E  

0V]s:S  
 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。 "b[5]Y{ U  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 zT/\Cj68  
 在该案例种，提出两个不同的目标： wBzC5T%,  
 #1:最佳的优化函数@193nm ToQ"Iy?  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 BVm0{*-[|  
'yth'[  
9. 优化@193nm |}1dFp  
\jA~9  
 初始参数： #g=XUZ/"  
 光栅高度：80nm u>$t'  
 占空比：40% J
RFtsio*  
 参数范围： 5;S.H#YOpO  
 光栅高度：50nm—150nm K^$=dLp  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) z~Q)/d,Ac  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 OB7hlW  
fnY.ao1-s[  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 n(Uyz`qE  
 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。 SaCh 7 ^  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。
aT<q=DO  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 >+waX"e  
7.T?#;'3  
10. 优化@193nm结果 HThcn1u~^b  
7KPwQ?SjT  
 优化结果： .2pK.$.  
 光栅高度：124.2nm ca}2TT&t  
 占空比：31.6% .-=vx 
r  
 Ex透过率：43.1% R4@6G&2d>  
 偏振度：50.0 @6d[=!9  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 8_tQa^.n\  
S$k&vc(0  
 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。 Wf<LR3  
 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。 *dF>_F  
 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。 qNr} \J|  
a>)f=uS  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 kl,3IKHa  
to\Ni~a&  
yBRC*0+Vy  
 初始参数： 4sM.C9W  
 光栅高度：80nm +)?J#g  
 占空比：40% '!$%> ||S  
 参数范围： qa6,z.mQ  
 光栅高度：50nm—150nm 5coZ|O&f8  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) _rYkis^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% GF WA>5n'  
smLQS+UE  
 优化结果： tu?MYp;
  
 光栅高度：101.8nm Df#l8YK#  
 占空比：20.9% >j`qh:^  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） PVOv[%  
 偏振对比度：50.0 vFsLY  
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。 4fzZ;2sl}  
G\?YK.Y>  
12. 结论 c|1&lYal;  
Q,9oKg  
 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) D6^6}1WI  
 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 d7i]FV  
(如Downhill-Simplex-algorithm) EE'!|N3  
 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。 4X$Qu6#i  
j=J/x:w_e  
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QQ：2987619807 g*"P:n71