[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） -l}"DP _  
FUSe!f  
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。 x_O:IK.>  
rx| ,DI  
1. 线栅偏振片的原理 x$jLB&+ICz  
DW,ERQ^  
2. 建模任务 =4+2y '  

zfDfy!\2_  
u
`ww  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 RU/WI<O
 
 偏振元件的重要特性： O D5qPovsd  
 偏振对比度 T0fm6 J  
 透射率 5xKod0bA  
 效率一致性 ^vh!1"T  
 线格结构的应用(金属) xr.;B`T0\'  
9E5*%Hu_  
3. 建模任务： [}Xw/@Uc;  
3BK 8{/  
4. 建模任务：仿真参数 m==DBh  
JO]?u(m01  
偏振片#1: &b:y#gvJ:  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 rgXX,+c
O  
 高透过率(最大化) 1h`F*:nva  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) Edc3YSg%;  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) lrkgsv6  
偏振片#2: /AX)n:,  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 "MzBy)4Q  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 bhDqRM  
 光栅周期：100nm <}&J|()  
 光栅材料：钨 yo_zc<  
|4BD  
5. 偏振片特性 ShtV2}s|  
FDF DB  
 偏振对比度：(要求至少50:1) j."V>p8u$  
l(Qnt
P  
%t* 9sh  
pIrL7Pb0  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) 7^.g\Kt?  
dw}ge,bBic  
R'F\9eyA  
6C"${}SF`  
6. 二维光栅结构的建模 KX\=wFbP)  

3`3my=  
Su@V
5yz  
 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。 fi'zk  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 =<(6yu_  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 Sh5m+>7K  
(@BB@G  
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gT-C|  
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uWOC6^  
7. 偏振敏感光栅的分析 @QpL*F  

 R'_F9\  
 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。 LCIe1P2  
 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) UaXIrBc  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 asvM/9  
8. 利用参数优化器进行优化 l:~ >P[  

dZkKAK:v  

d@ZXCiA},  
 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。 hE\gXb  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 'g<FL`iP  
 在该案例种，提出两个不同的目标： W>CG;x{  
 #1:最佳的优化函数@193nm ;&w_.j*Is  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 FFVh~em{  
KCa@0  
9. 优化@193nm J8@bPS27q  
r<dvo%I#|  
 初始参数： j}}as  
 光栅高度：80nm MnY}U",   
 占空比：40% G!F_Q7|-  
 参数范围： nH?#_ 5F1  
 光栅高度：50nm—150nm !_>/ r  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ?56;
<%0  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 7O=7lQ  
bV)h\:oC  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 G&N),wsNZK  
 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。 ]xV2=!J  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 zU|'IW&  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 vHymSU/J  
rUB67ok*  
10. 优化@193nm结果 G
XTjK!  
caTKi8  
 优化结果： Hs.5@l  
 光栅高度：124.2nm <HW2W"Go\  
 占空比：31.6% L_zB/(h  
 Ex透过率：43.1% We"\nOP  
 偏振度：50.0 VRv.H8^{  
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。 *ES"^N/88  
2F,?}jJ.K  
 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。 G@dw5EfF9  
 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。 &
:C(,`~  
 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。 t/x]vCP,2D  
7c'OIY].,  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 ~05(92bK  
}"^d<dvuz  
mL s>RR#b  
 初始参数： ?+{qmqN  
 光栅高度：80nm <5c^DA  
 占空比：40% l2 #^}-
 
 参数范围： \T`iq[+6  
 光栅高度：50nm—150nm ^12}#
I  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) `v Ebm Xb  
 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% u|ru$cIo  
AT^MQv
n  
 优化结果： v kW2&  
 光栅高度：101.8nm n]_<6{: U  
 占空比：20.9% tjDCfJx*  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） &,=t2_n  
 偏振对比度：50.0 MOP#to)k&  
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。 JZrZDW>M  
d a.6Z!a  
12. 结论 ='.G,aJ9  
lz0'E'%{P  
 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) [iG4qI  
 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 lHo
V>k  
(如Downhill-Simplex-algorithm) J*f..:m  
 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。 }zwHUf9q1  
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QQ：2987619807 ca!x{,Cvnj