[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1）  : y%d  
9\_eK,*B  
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。 _`&m\Qe>  
X=5xh  
1. 线栅偏振片的原理 Ya3C#=  
:~Wrf8UQ  
2. 建模任务 |}BLF  

gOSJM1Mr3  
jB%lB1Q|  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 Qz5sxi  
 偏振元件的重要特性： pwL;A3$|  
 偏振对比度 d3ZdB4L  
 透射率 gQ Fjr_IS#  
 效率一致性 JTSlWq4  
 线格结构的应用(金属) zzTfYf)  
6e9
,PS  
3. 建模任务：  D~S<U  
g{OwuAC_  
4. 建模任务：仿真参数 l;R%= P?'F  
<D<4BnZ(  
偏振片#1: P
g,b-W?n*  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 oHd FMD@  
 高透过率(最大化) I&}L*Z?`  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) n}F&1Z  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) U>=Z- T  
偏振片#2: *W,]>v0%T  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 )h"<\%LU  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 vK|E>nL  
 光栅周期：100nm +ga k#M"n\  
 光栅材料：钨 ~zCEpU|@N  
%7zuQ \w  
5. 偏振片特性 b6nsg|&#  
cv998*|X:  
 偏振对比度：(要求至少50:1) WIC/AL'  
ub^h&=\S  
?pr9f5  
ehzM)uK  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) @$S+Ne[<  
*6sl   
i UCXAWP  
{MtpkUN  
6. 二维光栅结构的建模 G18F&c~  

wvO|UP H\  
ciBP7>'::  
 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。 Ixb=L(V  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 [Y|8\Ph`&  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 K0-ypU*P  
"?]{%-u  
PDJr<E?  
Gw>^[dmt!  
7. 偏振敏感光栅的分析 <sWprR  

cii_U=   
 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。 O@u?h9?cf>  
 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) |L%Z,:yO  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 msP{l^%0  
8. 利用参数优化器进行优化 QS%%^+E2  

:[wsKFaV+  

?I6fye7  
 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。  CJ1 7n  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 JlH&??  
 在该案例种，提出两个不同的目标： En~5"yW5>]  
 #1:最佳的优化函数@193nm ;YA(|h<  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 o<|cA5f\  
qaY1xPWz"  
9. 优化@193nm oe%}?u  
>p)MawT]  
 初始参数： ?oV
x2LdD|  
 光栅高度：80nm }#L^!\V}  
 占空比：40% /xsF90c\h  
 参数范围： "S8uoSF`>  
 光栅高度：50nm—150nm 2)G %)'  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) S?>HD|Z  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 f%SZg!+t  
KC/=TSSXd.  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 (KFCs^x7wG  
 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。 gRCdY8GH  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 *^g:P^4  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 )Ub_@)X3%l  
S)cLW~=z  
10. 优化@193nm结果 Id_2PkIN$~  
E)TN,@%  
 优化结果： TT2d81I3m  
 光栅高度：124.2nm "Ue.@>  
 占空比：31.6% 1Yq?X:   
 Ex透过率：43.1% A#Iyb){Y  
 偏振度：50.0 C>-aIz!y  
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。 gW^VVbB'L  
FKIw!m ~  
 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。 :yRo3c  
 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。 5~r33L%  
 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。 3jGWkby0  
w1hPc!I  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 Tu
$f?  
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8.f  
iI\oz&!vH  
 初始参数： /JFUU[W  
 光栅高度：80nm qAAX;N  
 占空比：40% Q9~*<I> h;  
 参数范围： s"0Y3x3  
 光栅高度：50nm—150nm +b.g$CRr  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) NL!u<6y  
 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% 
d9B]fi}  
8VeQ-#7M/  
 优化结果： "]"|"0#i  
 光栅高度：101.8nm brW :C?}  
 占空比：20.9% 19HM])Zw\  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） 2[Z,J%:0  
 偏振对比度：50.0 Hw7;;HK 7  
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。 7({]x*o*%  
VXYK?Qc'  
12. 结论 uehDIl0\[b  
_oHNkKQ  
 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) G`n_YH084  
 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 .}q&5v
 
(如Downhill-Simplex-algorithm) U*i{5/$  
 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。 R$
q; !  
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N):tOD@B  
QQ：2987619807 &^#VN%{