[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） |@lVFEl]  
@"$rR+r'  
该应用案例说明了两个不同紫外光谱偏振片的参数优化，紫外偏振片具有亚波长线栅结构。两个系统具有不同的功能，如193nm工作波长和以及在期望光谱范围内效率的一致性。 j[q$;uSD  
VQ]MJjvb  
1. 线栅偏振片的原理 ckg8x&Z  
i
T}L9\  
2. 建模任务 VjhwafYC  

0Q= o"@  
8
QaF(?  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 u9~RD
 
 偏振元件的重要特性： jy2@t*  
 偏振对比度 {V*OYYI`R  
 透射率 4}t&AW4  
 效率一致性 M!E#T-)  
 线格结构的应用(金属) /naGn@m5u  
W;9Jah.  
3. 建模任务： 2xJT!lN  
!YJ^BI    
4. 建模任务：仿真参数 G*$a81dAX  
!&=%#i  
偏振片#1: TV&4m5  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 {cF>,T  
 高透过率(最大化) {Q@pF  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) @N0(%o&  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) H@R2mw  
偏振片#2: B,dHhwO*l  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 %=O$@.%Zc  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 U~Ai'1?xz  
 光栅周期：100nm N;BS;W5I  
 光栅材料：钨 0XNj!^&  
#:?MtVC  
5. 偏振片特性 H%\\-Z$#  
8;r7ksE~  
 偏振对比度：(要求至少50:1) =*u:@T=d5  
->S6S_H/+&  
d{LQr}_o$$  
<(%cb.^c=N  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) W%k0_Y/5  
-S(_ZbeN  
9ywPWT[^  
,UD,)ZPf[  
6. 二维光栅结构的建模 i%R2#F7I  

ZoiCdXvTN  
u/h!i@_w[  
 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。 |F'k5Lh  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 e!5nz_J1}  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 1Jx|0YmO  
0*.> >rI  
v$`AN4)}  
vkXdKL(q  
7. 偏振敏感光栅的分析 B!hrr  

Czs4jHTa`  
 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。 h4GR:`  
 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) +c699j;[  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 |x AwiF_  
8. 利用参数优化器进行优化 E!4Qc+.   

E&/D%}Wl  

3d{v5. C#X  
 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。 gJyFt8Z<  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 w:z@!<  
 在该案例种，提出两个不同的目标： 35;)O -  
 #1:最佳的优化函数@193nm =9 TAs? =  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 #@m*yJg<  
S"iQQV{)Z  
9. 优化@193nm NAj1ORy4pX  
1D fB9n  
 初始参数： m4@y58n=  
 光栅高度：80nm dJ#. m  
 占空比：40% ua['rOnU  
 参数范围： 6NCa=
9  
 光栅高度：50nm—150nm _[SP*" ]H  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 1GY[
1M1^  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 Musz+<]  
`F>1xMm  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 bp6 La`+  
 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。 %<e\s6|P:  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 eB:obz  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 -#b-@sD  
Y.?|[x0Wh  
10. 优化@193nm结果 U/M(4H3>H  
;<#fZ0(l;  
 优化结果： aW3yl}`{  
 光栅高度：124.2nm oOuhbFu  
 占空比：31.6% '[p~| mX  
 Ex透过率：43.1% AAsl)  
 偏振度：50.0 =VlO53Hy{  
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。 nm*!#hx  
YtNoYOB  
 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。 {=7W;uL  
 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。 L_jwM^8  
 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。 (J): >\a]  
=MG  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 c3|;'s  
`"m"qUd  
_f,q8ZkSr  
 初始参数： cW),Y|8  
 光栅高度：80nm |rf\]3 F  
 占空比：40% =L<OTfVE  
 参数范围： +I2
P{7  
 光栅高度：50nm—150nm B[-%A!3 F  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) dH!k{3bL  
 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% b]mRn{r?  
=[`wyQe`_  
 优化结果： /U)w:B+p/g  
 光栅高度：101.8nm 6(oGU4  
 占空比：20.9% f9D7T|J?10  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） x}1(okc  
 偏振对比度：50.0 <l5{!g  
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。 f+s'.z%  
)G ,LG0"-  
12. 结论 G4s!
q1H  
AY0o0\6cw  
 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) X8bo?0  
 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 YFLWkdqAY  
(如Downhill-Simplex-algorithm) U%_a@&<  
 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。 \,JRNL&   
uGLVY%N  
5cyl:1Ln  
QQ：2987619807 .Rc&EO