[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） -fDnA4;  
v?geCe=ng  
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。 5 sX+~Q  
0)gdB'9V_  
1. 线栅偏振片的原理 'dn]rV0(C  
Hl,W=2N  
2. 建模任务 ?32&]iM oW  

7<*yS310
 
^~etm  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 j:v@p
zTD  
 偏振元件的重要特性： +L;e^#>d  
 偏振对比度 {z{bY\  
 透射率 [TmIVQ!B  
 效率一致性 p>huRp^w  
 线格结构的应用(金属) F1yqxWHeo  
Tc? $>'  
3. 建模任务： Vh4X%b$TV  
p^w;
kN  
4. 建模任务：仿真参数 .:F%_dS D  
8A})V8  
偏振片#1: vQ 6^xvk]  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 HMNLa*CL'  
 高透过率(最大化) "]} bFO7C  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) YpVD2.jy  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) fumm<:<CLO  
偏振片#2: fbe[@#:  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 J| w>a  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 Tw-;7Ae  
 光栅周期：100nm GBPo8L"9  
 光栅材料：钨 |Y,b?*UF  
.(cw>7e3D  
5. 偏振片特性 Fww :$^_ k  
b0Ps5G\ u  
 偏振对比度：(要求至少50:1) e w$B)W  
uxr #QA  
5Odhb
 
V2wb%;q  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) },{$*f[  
T4Pgbop  
yb\_zE\  
GjvOM y  
6. 二维光栅结构的建模 ?^al9D[:lz  

UM"- nZ>[  
kaVxT_  
 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。 4O^xY 6m  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 lR6@ xJd:@  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 KW pVw!  

%]}  
AP?R"%  
ia!y!_L\'  
7. 偏振敏感光栅的分析 Ng2twfSl$  

'c9]&B  
 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。 r@H /kD  
 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) Ga^"1TZ x  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 TNe l/  
8. 利用参数优化器进行优化 8;RUf
~q?  

3YOq2pW72G  

TrEu'yxy8*  
 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。 vXrx{5gz  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 U:0mp"  
 在该案例种，提出两个不同的目标： I-]?"Q7Jz  
 #1:最佳的优化函数@193nm dO! kk"qn  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数  UD2C>1j  
Y!w`YYKP  
9. 优化@193nm "jKY1*?  
KQ!8k
s]  
 初始参数： [}E='m}u9+  
 光栅高度：80nm 1Y\DJ@lh  
 占空比：40% wDal5GJp  
 参数范围： Rq'S>#e  
 光栅高度：50nm—150nm H)kwQRfu  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 3nO]Ge"w'n  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 X9W@&zQ  
:+^lJ&{U  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 y}" O U  
 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。 ?jv
/TBZX4  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 &N^9JxN?8  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 %S960  
ohGJ1  
10. 优化@193nm结果 _^Ubs>d=*  
NvceYKp:  
 优化结果： AUG#_HE]k  
 光栅高度：124.2nm [.7d<oY  
 占空比：31.6% ~D j8z+^  
 Ex透过率：43.1% ^1I19q  
 偏振度：50.0 ?Jm^<  
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。 Cgk<pky1  
]nn
98y+  
 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。 &AeX   
 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。 t%0VJB,Q2  
 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。 @alK;\  
C_}]`[  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 KxJ!,F{>H  
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Xg  
Cw3a0u  
 初始参数： G5BfNU  
 光栅高度：80nm :D5R
lfj  
 占空比：40% hR?{3d#x2  
 参数范围： EeE7#$l  
 光栅高度：50nm—150nm I3L<[-ZE  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ~w+c8c8pW  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% /l~p=PK  
w,.TTTad  
 优化结果： R`qFg/S  
 光栅高度：101.8nm r(TIw%L$  
 占空比：20.9% NIry)'"  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） Rsm^Z!sn  
 偏振对比度：50.0 &jJL"gq"  
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;(`MIFXs  
/hR&8 `\\  
12. 结论 ASA,{w]  
k(nW#*N_  
 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) z2~til  
 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 GR_-9}jQP  
(如Downhill-Simplex-algorithm) &'`g#N  
 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。 $bR~+C  
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QQ：2987619807 BL}\D;+t