[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） C^)
*Dsp  
'u` .P:u?  
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。 aC<KN:TN6  
PoIl>c1MS  
1. 线栅偏振片的原理 z(\4M==2O  
Q#IG;  
2. 建模任务 &* E+N[  

_Ob@`  
&[hLzlrg  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 LbtX0^  
 偏振元件的重要特性： 0 &GRPu27  
 偏振对比度 +,2Jzl'-  
 透射率 &
ZTr  
 效率一致性 iS
?42CV  
 线格结构的应用(金属) >s`J5I!  
cv/_r#vN  
3. 建模任务： q%5eVG  
y
krr2x  
4. 建模任务：仿真参数 2On_'^O  
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!IVz)<E&  
偏振片#1: iX\W;V  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 t^ZV|s
1  
 高透过率(最大化) s{w[b\rA  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) {vo +gRYYv  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) \(">K  
偏振片#2: |X`/  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 LOTP*Syjf  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 =~I-]4  
 光栅周期：100nm lHZU iB  
 光栅材料：钨 2!Bd2  
_GKB6e%  
5. 偏振片特性 cJgBI(S5  
2r%lA\,h$  
 偏振对比度：(要求至少50:1) <9sO  
}$\M{#C~  
Iyo@r%I  
H'qG/@u-l  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) *GUAO){'  
Jdy=_88MD  
|7KeR-  
*H[Iq!@  
6. 二维光栅结构的建模 QKE9R-KTE  

R<x'l=,D(  
+ki{H}G21  
 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。 fw;rbP!  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 KgW:@X7wvM  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 Ix|~f1*%  
8J)xzp`*)  
\Ofw8=N-2  
@/&b;s73  
7. 偏振敏感光栅的分析 % },Pe  

it2 a  
 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。
J1XL<7  
 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) *MI*Rz?4  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 Il`tNr  
8. 利用参数优化器进行优化 nv<` K9d  

`Bn=
?9  

)fdE6  
 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。 ,p;_\\<  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 RmI1`  
 在该案例种，提出两个不同的目标： _7
3h<|0  
 #1:最佳的优化函数@193nm 5( _6+'0
 
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 8^B;1`#  
MCh#="L2  
9. 优化@193nm ~m*,mz  
-|Kzo_" v5  
 初始参数： ]4 (?BJ  
 光栅高度：80nm !jqWwi  
 占空比：40% V\K<$?oUb  
 参数范围： 0Aa`p3.)  
 光栅高度：50nm—150nm $OVXk'cc  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) UhmTr[&  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 wY"o`oZ  
dGwszziuK  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 YRlDX:oX~  
 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。 UofTll)  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 (Vg}Hh?p  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 (cv!Y=]  
yg]2erR  
10. 优化@193nm结果 >"3>fche  
*5,c Rz  
 优化结果： <5@PWrU?[[  
 光栅高度：124.2nm `P@- %T  
 占空比：31.6% _{~]/k  
 Ex透过率：43.1% 6#A:}B<?  
 偏振度：50.0 2=ztKfsBhE  
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。 +CM7C%U   
!MQN H  
 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。 u&QKwD Uh  
 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。 7t-Lz| $"  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 f c6g  
p$;I'  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 =neL}Fav56  
<@bA?FY  
^Jp*B;  
 初始参数： o/^;@5\  
 光栅高度：80nm  +f4W"t  
 占空比：40% em2_pq9q  
 参数范围： Y|0ow_oH  
 光栅高度：50nm—150nm *Zd84wRSj  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) > 7`&0?  
 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% I_ "Z:v{  
U/qE4u1J6M  
 优化结果： #p y
im_  
 光栅高度：101.8nm [6(Iwz?  
 占空比：20.9% \|Dei);k  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） u@FsLHn  
 偏振对比度：50.0 6xgv:,  
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。 +~2rW8  
$M"0BZQ?y!  
12. 结论 -+U/Lrt>8  
(*l2('e#@  
 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(?7QI  
 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 =?0QqCjK)  
(如Downhill-Simplex-algorithm) +lO'wa7|3  
 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。 i~qfGl p6)  
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QQ：2987619807 <R1X\s.