[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） `9;:mR $  
H.sHXuu  
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。 T_}
9b   
$bQ[H[4l  
1. 线栅偏振片的原理 Gni<@;}  
I f9t^T#  
2. 建模任务 D+Osz  

N%Gb  
sqkk4w1#C  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 octBt`\Of  
 偏振元件的重要特性： ^J
,Zl`N  
 偏振对比度 0zD[mt  
 透射率 *n$=2v^A  
 效率一致性  5VWyc9Q  
 线格结构的应用(金属) k&-SB -  
&)?ECj0`  
3. 建模任务： G}B)bM2  
KiN8N=
z  
4. 建模任务：仿真参数 "F nH>g-  
09jU 0x  
偏振片#1: E<u6 js,  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 LF\4>(C2g  
 高透过率(最大化) - inZX`afA  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) :q_(=EA  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) 9VyY[&  
偏振片#2: %3B0s?,I  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 pSM\(kVKa  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 :77dl/d%  
 光栅周期：100nm cE3g7
(a  
 光栅材料：钨 &jJj6 +P\  
%fY\vd2  
5. 偏振片特性
'1|FqQ\.  
0[(TrIpXl  
 偏振对比度：(要求至少50:1) oWg"f*  
k+ Shhe1  
JHN{vB  
O,m0Xb2s]~  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) neN #Mo'A  
G.CkceWRn  
9F[k;Uw  
koQ\]t'*As  
6. 二维光栅结构的建模 {9>LF  

R(jp  
O}Y& @V%4k  
 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。 Uy$1X  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 -:mT8'.F-  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 HV_5 +  
8UY[$lc  
A
j9<4
N  
H{Fww4pn  
7. 偏振敏感光栅的分析 6Z2a5zO8  

NGsG4y^g?z  
 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。 WX@a2c.'  
 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) S6~&g|T,  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 i7N|p9O.  
8. 利用参数优化器进行优化 g<ZB9;FX %  

KmUH([#  

{ek axSR  
 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。 Y 6B7qp  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 ;3~+M:{2  
 在该案例种，提出两个不同的目标： /r
Q4JoR>  
 #1:最佳的优化函数@193nm J['pBlEb\  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 U]!~C 1cmw  
Pe-1o#7~W  
9. 优化@193nm E'_3U5U  
3<c_`BWu  
 初始参数： (RhGBgp  
 光栅高度：80nm zh{:zT)(1  
 占空比：40% G)
|s(C!  
 参数范围： 9c `Vrlu  
 光栅高度：50nm—150nm tQTVP2:Y  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ~57.0?IK  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 uH"W07  
(P=q&]l[  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。
5Vq&w`sW  
 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)^uGSW  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 $G $147z  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 {`X O3  
^p@ #  
10. 优化@193nm结果 D' d^rT| H  
$0(~ID  
 优化结果： }{3
XbvC  
 光栅高度：124.2nm Qv v~nGq$  
 占空比：31.6% "2J$~2{N  
 Ex透过率：43.1% c5vi Y|C^  
 偏振度：50.0 "$@Wy,yp  
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。 }VetaO2*  
%d%$jF`  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 R:[IH2F s  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 |ORro r}  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 ]U
LE>a  
mmf}6ABYT  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 "
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ysHmi{V~  
=zetZJg  
 初始参数： ke~S[bL%-  
 光栅高度：80nm .66_g@1  
 占空比：40% KV1/!r+
*  
 参数范围： &@&0n)VTd  
 光栅高度：50nm—150nm 4/_@F>I_  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) @_:Jm tH<  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% Y\Grf$e  
?H30  
 优化结果： v +$3Z5  
 光栅高度：101.8nm q3SYlL'a  
 占空比：20.9% v \xuq`  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） rzk]{W  
 偏振对比度：50.0 CcDi65s  
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。 S*0P[R  
MhaoD5*9  
12. 结论 |^&j'k+A  

z]\CI:  
 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) ]
C
L9N  
 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 ytsPk2@WR  
(如Downhill-Simplex-algorithm) df'xx)kW  
 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。 2{`[<w  
0P%,1M3d  
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QQ：2987619807 8Ev,9