[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） >U27];}y  
>!1-lfa8
 
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。 \"OG6G_>$  
cIOlhX@  
1. 线栅偏振片的原理 |t#)~Oo  
(gWm,fI RZ  
2. 建模任务 R8Fv{7]c  

~U&AI1t+J  
@<EO`L)Z  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 sWnLEw  
 偏振元件的重要特性： x7<K<k;s  
 偏振对比度 u <v7;dF|s  
 透射率 /!XVHkX[  
 效率一致性 mtcw#D  
 线格结构的应用(金属) Si;H0uPO  
7n<::k\lb  
3. 建模任务： FP4P|kl/9'  
#BH*Z(  
4. 建模任务：仿真参数 3{sVVq5Y  
>e5qv(y]  
偏振片#1: G mA< g  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 TJXT-\Vk  
 高透过率(最大化) &E5g3lf  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) ,UF_`|  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) .V8La
uz8  
偏振片#2: N6i Q8P-  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 b,1ePS  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 D_zZXbNc  
 光栅周期：100nm lA8`l>I  
 光栅材料：钨 )irEM  
JYHl,HH#z  
5. 偏振片特性 ~q25Yx9W@  
((M>s&\y*Y  
 偏振对比度：(要求至少50:1) oj+hQ+>  
T</F 0su|  
_u QOHwn  
:&."ttf=  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) 89(Q1R ?:  
Z=vU}S>r|v  
=]0&i]z[.  
/hyN;.hpOO  
6. 二维光栅结构的建模 Q*ft7$l&  

3AN/ H  
j/?kL{B  
 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。 g{&ui.ml&  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 PALc;"]O  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 toC^LZgZ_6  
amY!qg0P*  
wNdisI  
4^|3Tn
tO  
7. 偏振敏感光栅的分析 Z4 =GMXj  

sD#.Oq4&]y  
 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。 Qd3 j%(  
 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) ^s"R$?;h  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 "S?z@i(K^  
8. 利用参数优化器进行优化 ~2-1 j  

nZYBE030  

</*6wpN  
 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。 kMN~Y  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 Q>i^s@0  
 在该案例种，提出两个不同的目标： ##"HF  
 #1:最佳的优化函数@193nm J
DT`C2-Q  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 BLD gt~h#  
9p(.A$  
9. 优化@193nm .,6-u  
vUM4S26"NT  
 初始参数：  Mb~
F%_  
 光栅高度：80nm cSV aI  
 占空比：40% 1yu4emye4  
 参数范围： 7hPY_W y  
 光栅高度：50nm—150nm 3)ywX&4"L  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) $-sHWYZ  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 qY!Zt_Be6  
=B@2#W#  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 #AQV(;r7@  
 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。 v` 1lxX'*  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 U # qK.  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 Ig>(m49d  
}*]-jWt1J\  
10. 优化@193nm结果 1iF1GkLEq  
~Z'?LV<t  
 优化结果： P~X2^bw  
 光栅高度：124.2nm $6poFo)U+  
 占空比：31.6% nAdf=D'P  
 Ex透过率：43.1% l,5+@i`5i  
 偏振度：50.0 Pe3o;mx  
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。 z~s PXGb  
}k.Z~1y  
 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。 e+fN6v5pU  
 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。 7B66]3v  
 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。 K]w'&Qm8W  
j?4qO]_Wx+  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 X#
^[<5  
x
7 ,5  
p9-K_dw3X@  
 初始参数： 6(-N FnT  
 光栅高度：80nm %d9uTm;  
 占空比：40% O0H.C0}  
 参数范围： FfT

`;j  
 光栅高度：50nm—150nm (TT}6j  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) J5,9_uo]  
 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% Uw<nxD/+  
[ub e6  
 优化结果： |M;7>'YNC*  
 光栅高度：101.8nm )zDCu`  
 占空比：20.9% j^RmrOg,  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） <lJ345Q  
 偏振对比度：50.0 PLBrP  
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。 a/xn'"eli  
MkXmA`cP  
12. 结论 E|shs=I  
SNk=b6`9  
 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) Z6MO^_m2  
 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 QS;f\'1bb  
(如Downhill-Simplex-algorithm) K_}K@'  
 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。 ]u/sphPe  
,f?*{Q2  
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QQ：2987619807 }3WxZv]I}