[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） ,5/V@;i  
 KR&s?  
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。 M(qxq(#{U  
{I`B[,*  
1. 线栅偏振片的原理 Q(l
ku"U'  
Ee&hG[sx  
2. 建模任务 \;-qdV_JB  

=g@R%NDNV  
=K&#.r  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 1 ojhh7<  
 偏振元件的重要特性： 5d+<EF+N  
 偏振对比度 mKV'jm0  
 透射率 XdcG0D^  
 效率一致性 K>kLUcC7Z  
 线格结构的应用(金属) \ZS\i4  
JL.5QzA  
3. 建模任务： cFLd)mt/  
(zY *0lN  
4. 建模任务：仿真参数 8 4z6zFv?Q  
X6xx2v%D  
偏振片#1: {1~9vHAZ  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 \EZ+#3u  
 高透过率(最大化) NH'iR!iGo  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) i|%5  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) hm3jpWi8  
偏振片#2: k5a\Sq}  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 N0Gf0i>  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 9mQ#L<Ps  
 光栅周期：100nm ^|aNG`|O  
 光栅材料：钨 ]c}=5m/  
_Fizgs  
5. 偏振片特性 aM$\#Cx  
J^fm~P>.  
 偏振对比度：(要求至少50:1) uArR\k(  
k,rWa  
GQx9u^>  
E:FO_R(Xq  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) J='W+=N  
W<NmsG})_g  
\X& C4#  
!qA8Zky_  
6. 二维光栅结构的建模 &3Tx@XhO  

Q2eXK[?*  
7 jjU  
 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。 '&by3y5w-3  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 /BpxKh2p  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 Gy!P,a)z  
.Pw%DZ'  

3sFeP&  
wVqd$nsY"  
7. 偏振敏感光栅的分析 Kd3QqVJBz1  

}>&KUl  
 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。 JDv-O&]  
 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) cXN _*%  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 W&(f&{A  
8. 利用参数优化器进行优化 . uR M{Bs  

|y"jZT6R}t  

EA|k5W*b  
 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。 K)S;:MLG=  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 ?} (=  
 在该案例种，提出两个不同的目标： TJaeQqob  
 #1:最佳的优化函数@193nm st/n"HQ  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 e"Rm_t  
@u) 'yS  
9. 优化@193nm zX kx7d8  
=MLf[
 
 初始参数： q* !3C  
 光栅高度：80nm "&lN\&:  
 占空比：40% LK}-lZ` i  
 参数范围： alm- r-Kb3  
 光栅高度：50nm—150nm * OsU Y=;  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) '<@=vGsye  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 ;;V\"7q'  
47U
O*oLS  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 6;oe=Q
:Q  
 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。 W f@t4(i  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 YQgNv`l}  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 c8A`<-\MfB  
N[Sb#w`[/  
10. 优化@193nm结果 O8|*M "  
`cr(wdvI  
 优化结果： EO)%UrWnC  
 光栅高度：124.2nm otr>3a*'  
 占空比：31.6% pCU*@c!  
 Ex透过率：43.1% SwH2$:f  
 偏振度：50.0 #Hu~}zy  
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。 Vq ^]s$'  
:reTJQwr  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 lBA+zZ  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 9z ?7{2C  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 .L;@=Yg)  
;sPzOS9  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 *'R#4@wmP  
M>l^%`  
[!"XcFY:a  
 初始参数： J]pa4C`  
 光栅高度：80nm } /:\U p  
 占空比：40% KhaYr)&~  
 参数范围： .q;ED`G  
 光栅高度：50nm—150nm ^O6*e]C$  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致)
Sm|(  
 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% qpqokK  
Q M1F?F  
 优化结果： X-JV'KE}^z  
 光栅高度：101.8nm %_gho  
 占空比：20.9% HJhH-\{@  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） 1BTIJ Gw  
 偏振对比度：50.0 @q8an  
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。 uS5o?fg\e  
KMjg;!y  
12. 结论 dpzw.Z  
|3eGz%Sd  
 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) 0 bSA_  
 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 >3D7tK(  
(如Downhill-Simplex-algorithm) t})$lM  
 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。 30F!kP*E  
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QQ：2987619807 \m/xV/