[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） ; 6zu!  
MR~BWH?@1  
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。 Z?@07Y[|K  
VEpQT Qp  
1. 线栅偏振片的原理 >\i{,F=U7  
< xV!vN  
2. 建模任务 Fd91Y  

=o-qu^T^u  
>/n/n{{  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 Vw#07P#A  
 偏振元件的重要特性： @z,'IW74V  
 偏振对比度 kOc'@;_O  
 透射率 -`gC?yff:  
 效率一致性 {B}0LJIpL  
 线格结构的应用(金属) tJn2:}-s  
9o18VJR  
3. 建模任务： Zsuh8t  
jIW:O  
4. 建模任务：仿真参数 &0lNj@/  
XR&*g1  
偏振片#1: 9QYU J  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 mB :lp=c`  
 高透过率(最大化) 4+~+`3;~v  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) \\T I4A^#  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) ;L)}blN.  
偏振片#2: R5FjJ>JE  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 C6Mb(
&  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 0$ (}\hMLt  
 光栅周期：100nm r*$"]{m}  
 光栅材料：钨 fvx0]of  
'2vlfQ@8a~  
5. 偏振片特性 WGO=@jkf  
N7;2BUIXJ  
 偏振对比度：(要求至少50:1) hN}X11  
N;w1f"V}  
g
sR"d@!  
sM4wh
_lO  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) aR\=p:%jGI  
m1<B6*iG"  
J>'o,"D  
z~W@`'f  
6. 二维光栅结构的建模 " c]Mz&z  

&@Q3CCDS  
r`krv-,O$  
 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。 \i&yR]LF  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 ;EJ6C#} >7  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 {L+?n*;CA  
<)}*S  
OO$<Wgh  
^NCH)zK]v  
7. 偏振敏感光栅的分析 <E^:{J95  

dV5$L e#y  
 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。 FHD6@{{Gp"  
 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) AiyjrEa%  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 JE j+>  
8. 利用参数优化器进行优化 _3E7|drIX  

>Kr,(8rA  

ecFI"g  
 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。 *<UQ/)\  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 6>"0H/y,  
 在该案例种，提出两个不同的目标： ZNUV Bi  
 #1:最佳的优化函数@193nm 5P! ZJ3C  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 +F/'+  
-0kwS4Hx2  
9. 优化@193nm V^0*S=N
 
`KL`^UqR  
 初始参数： USbiI%   
 光栅高度：80nm xJ3#k;  
 占空比：40% kxdLJ_  
 参数范围： #e#8I7P  
 光栅高度：50nm—150nm dRu@5 :BP  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) /0r2v/0  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 )sL:iGU  
hVlL"w*1  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 mr/^lnO  
 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。 :&a|8Wi[W  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 (YR] X_  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 ]y(#]Tw\  
9(iJ=ao (  
10. 优化@193nm结果 R1SEv$  
D~1nh%x_  
 优化结果： D8h~?phK  
 光栅高度：124.2nm qH-dT,`"{  
 占空比：31.6% 0zEn`rq&  
 Ex透过率：43.1% n3)g{K^  
 偏振度：50.0 w,l1&=d  
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。 jR48.W  
gy>2=d  
 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。 G U!XD!!&  
 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。 8n'C@#{WV  
 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。 "+rX*~  
YY.;J3C  
11. 300nm到400nm波长范围的优化  \n`]QN  
O<+C$J|  
Ohjqdv@  
 初始参数： {o]OxqE@  
 光栅高度：80nm a.gu  
 占空比：40% ad"&c*m[  
 参数范围： `*~:nvU  
 光栅高度：50nm—150nm S</"^C51J  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) plp).Gq  
 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% C4n5U^  
`j<'*v zo  
 优化结果： MBa/-fD  
 光栅高度：101.8nm K_My4>~Il  
 占空比：20.9% .t["kaA  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） KcSvf;sx  
 偏振对比度：50.0 ^i\zMMR
 
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。 mB!81%f%|  
;z[yNW8  
12. 结论 XL"e<P;t  
*D\nsJ*g  
 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) =|jOio=s:  
 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 c shZR(b  
(如Downhill-Simplex-algorithm) 4BCZ~_  
 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。 ^%_LA't'R  
?n_Y_)9  
=,(Ba'  
QQ：2987619807 O'p7^"M