[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） }MW*xtGV  
j!GJ$yd=-6  
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。 nzE4P3 C+  
0vNEl3f'O  
1. 线栅偏振片的原理 PF*<_p"j  
S9J<3 =  
2. 建模任务 aAiSP+#  

1s8v E f  
H`CDfTy  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 &G7JGar  
 偏振元件的重要特性： 1VL!0H  
 偏振对比度 g
N$.2+:  
 透射率 |`_qmk[:R  
 效率一致性 [ \ LA  
 线格结构的应用(金属) 0RAmwfXm  
SY>i@s+ML  
3. 建模任务： c-3AzB#[  
))|Wm}  
4. 建模任务：仿真参数 K#H}=Y A  
z:-a7_  
偏振片#1: P66{l^  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 I8@NQ=UV0  
 高透过率(最大化) U(3+*'8r,1  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) I=6\z^:  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) _'
0HkT{I  
偏振片#2: a'U7 t  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 j9u/R01d  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 WM5s  
 光栅周期：100nm QCQku\GLV  
 光栅材料：钨 ?r0#{x~  
ne
] |\]  
5. 偏振片特性 _}R?&yO  
@G[P|^B  
 偏振对比度：(要求至少50:1) i<&*f}='  
LvgNdVJDP|  
1OK,r`   
-hj@^Auf  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) MKLntX  
/2pf*\u  
p0~=
 
w~+5FSdH  
6. 二维光栅结构的建模 z=:<]j#=  

$r)+7i  
Q*}#?g  
 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。 87P{vf#  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 m6tbN/EJZ  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 VXXo\LQUU  
jOj`S%7  
Yh)yp?  
$Nvt:X_  
7. 偏振敏感光栅的分析 PhW<)B]  

H$TYp  
 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。 H7n5k,  
 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) w|:UTJ>@  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 La9v97H:  
8. 利用参数优化器进行优化 r2H \B,_  

.| CcUmx  

|&B.YLx  
 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。 YYU Di@K  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 M-1 VB5  
 在该案例种，提出两个不同的目标： fH~InDT^  
 #1:最佳的优化函数@193nm O9*cV3}H  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 Z3?,r[   
5('_7l  
9. 优化@193nm >y)(M(o  
HSGM&!5mW  
 初始参数： x'kw
k  
 光栅高度：80nm @r4ZN6Wn  
 占空比：40% 7sKN`  
 参数范围： Kk+IUs  
 光栅高度：50nm—150nm q(<#7spz  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致)
>(5*y=\i  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 Q<W9<&VZe  
@Aa$k:_  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 %Z~,F?  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 k%-_z}:3V  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 {Ts@#V=:  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 ^]c/hb|X  
uU(G&:@  
10. 优化@193nm结果 U;Z6o1G  
wLwAtjW)  
 优化结果： aiVd^(  
 光栅高度：124.2nm #~?Q?"  
 占空比：31.6% z3+y|nx!  
 Ex透过率：43.1% #PUvrA2Zl  
 偏振度：50.0 Kn3qq  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 & V:q}Q  
tu\;I{h=0  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 ,ButNBv  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 {[WEA^C~Q  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 la#f,C3_  
<,p|3p3  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 L4`bGZl55  
-y]\;pbZ0  
 o`S|  
 初始参数： N:'v^0  
 光栅高度：80nm `
:cnu;  
 占空比：40% vaL+@Kq~&  
 参数范围： 4zuM?Dp  
 光栅高度：50nm—150nm [uK*=K/v  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) wY|&qX,  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% <>/0;J1<  
K +n  
 优化结果： MMg"G6?  
 光栅高度：101.8nm /Am,5X.  
 占空比：20.9% 0<*R 0  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） Z$!>hiz2  
 偏振对比度：50.0 {^>dQ+Sx7  
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=y#@u  
&LM@_P"T  
12. 结论 1}+lL)-!  
19-|.9m(  
 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) N,U<.{T=A  
 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 \jLn5$OW  
(如Downhill-Simplex-algorithm) L rV`P)$T  
 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。 rT$J0"*=  
5BKga1Q  
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QQ：2987619807 `Wq4k>J}*