[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） 7310'wc  
(X@\2M4@T#  
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。 q+9^rQ  
Nmx\qJUR(  
1. 线栅偏振片的原理 FBl,Mky  
sX6\AYF1M  
2. 建模任务 qe&|6M!  

g s
m%4>sc  
Mk#r_:[BS  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 }K'A/]'  
 偏振元件的重要特性： #D_Ti%.^}  
 偏振对比度 .<QKQ%-  
 透射率 OF<:BaRs/  
 效率一致性 Kq")|9=d  
 线格结构的应用(金属) h i!K-_Uy  
BaIpX<$T  
3. 建模任务： 2T*kmDp  
s7yKxg+`{  
4. 建模任务：仿真参数 -I{op wd  
gWHY7rv  
偏振片#1: 8WDL.IO  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 Gs"lmX-{$j  
 高透过率(最大化) 10zM8<bl  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) 7a9">:~  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) 9K}DmS  
偏振片#2: vVt
kB$]L  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 ,9G'1%z,  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 kq=Htbv7  
 光栅周期：100nm 4'D^>z!c  
 光栅材料：钨 5(#z)T  
!jl^__ .DR  
5. 偏振片特性 3q/"4D  
O=U,x-Wl  
 偏振对比度：(要求至少50:1) =55)|$hgD  
a`yCPnB(  
qDGx(d  
M#2<|VUW,  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) :@&e~QP(  
$o+@}B0)  
;gEEdx'&T  
X_-/j.  
6. 二维光栅结构的建模 EIzTbW{p  

]z7pa^  
|b@`ykD  
 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。 " AvEo  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 Z-t qSw8n  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 3U?gw!M>  
r9}(FL/)b  
?_{{iil  
7mnO60Z8N  
7. 偏振敏感光栅的分析 -d!84_d9  

85"Szc-#  
 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。 &:d`Pik6  
 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) {>9<H]cSP  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 KDg%sgRu}  
8. 利用参数优化器进行优化 a$uDoi  

0@'-g^PS  

_Hq)@AI   
 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。  1^hG}#6_  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 O:V.;q2]U  
 在该案例种，提出两个不同的目标： qu1! KS  
 #1:最佳的优化函数@193nm -{L 7%j|R  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 $!'Vn)Z7  
w'i+WEU>l  
9. 优化@193nm I&8!V)r)  
p/ZgzHyF  
 初始参数： U>b.MIBX  
 光栅高度：80nm aAu%QRq  
 占空比：40% Tpnwwx[]:|  
 参数范围： T;k
h+i  
 光栅高度：50nm—150nm :`yW^b  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) Xhyc2DKa_  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 F+zHgE  
:q1j?0{2N  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 }e"2Nc_UG  
 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。 0n{+_   
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 z5^Se!`5  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 R=NK3iGTf  
o9D#d\G  
10. 优化@193nm结果 l Hu8ADva  
v~^*L iP+  
 优化结果： 4GJx1O0Ol  
 光栅高度：124.2nm !M6Km(>  
 占空比：31.6% PVq y\i  
 Ex透过率：43.1% ;M#D*<ucI:  
 偏振度：50.0 \o?  
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。 dm83YCdL  
n?^X/R.22  
 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。 Q`h@-6N  
 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。 7bW''J*6  
 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。 }N3Ur~
X\  

,-1taS  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 #=fd8}9  
v Dph}Z  
scEE$:  
 初始参数： g3w-Le&T  
 光栅高度：80nm IrP6Rxh  
 占空比：40% 8{.:$T  
 参数范围： }?d l.=eq  
 光栅高度：50nm—150nm 1B`0.M'd  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) rI]n4>k{  
 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% aj]%c_])(  
;Uj=rS`Q  
 优化结果： j98>Jr\  
 光栅高度：101.8nm A$'rT|>se  
 占空比：20.9%  0c:jwtf  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） %$(*.o!+8  
 偏振对比度：50.0 #w]:<R^  
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。 0>?78QL9<  
Y4/ !b  
12. 结论 /a
MeKM[L`  
$66DyK?  
 应用的偏振分析器可以评价偏振光栅与波长和角度的关系。(同样适用于极紫外光谱范围) JMYM}G  
 VirtualLab参数优化工具箱提供了不同的优化方式，用以改善提高光学元件的性能 T$xY]hqr  
(如Downhill-Simplex-algorithm) !eB&3J  
 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。  ^pZ\:  
/&'rQ`nd  
@y\M8C8  
QQ：2987619807 !TuMrA*