[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） }@y(-7t  
[n2+`A  
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。 S4_C8  
`pYyr/  
1. 线栅偏振片的原理 }Q?a6(4  
\{a!Z&df  
2. 建模任务 9Q.@RO$%C  

%/4_|.8u  
r) u@,P  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 mDXG~*1  
 偏振元件的重要特性： >T#" Im-  
 偏振对比度 M ZAz= )-  
 透射率 _f1;Hho
a  
 效率一致性 h+ms%tNT  
 线格结构的应用(金属) *mJ\Tzc)  
#z1/VZ  
3. 建模任务： ;u-[%(00S  
Dr)jB*yK  
4. 建模任务：仿真参数 h"y~!NWn  
A>ve|us$  
偏振片#1: GBl[s,g[|  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 SHYbQF2  
 高透过率(最大化) T)I\?hqTB  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) Xw#"?B(M]  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) 
#Dea$  
偏振片#2: SajG67  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 |vw],r6  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 DDq?4  
 光栅周期：100nm S,s#D9NU  
 光栅材料：钨 Bp_8PjQ  
p/qu4[Mm  
5. 偏振片特性 v:P=t2q  
/^L<q  
 偏振对比度：(要求至少50:1) 1=h5Z3/fj  
!Ln 'Mi_B  
rb*0YCi  
%>y`VN D  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) m5o$Dus+?'  
kWacc&*|  
@uz(h'~  
UcKVLzKs  
6. 二维光栅结构的建模 lWn}afI  

Cw"[$E'J  
!' 0PM[  
 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。  "D'rsEh  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 cMrO@=b;  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 qg/FI#r  
ify48]  
44s 9\  
%^d<go^  
7. 偏振敏感光栅的分析 9q+W>wt
 

|~ytAyw  
 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。 Zd'Yu{<_2N  
 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) qW4DW4  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 zBK"k]rz  
8. 利用参数优化器进行优化 @^<&LG5^  

!Eg2#a?  

XDAP[V  
 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。 /i dI-  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 %gQUog  
 在该案例种，提出两个不同的目标： j sD]v)LB  
 #1:最佳的优化函数@193nm o:&8H>(hn]  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 &uF~t |!c  
$)nP
j_h  
9. 优化@193nm <CB%e!~.9  
^<Gxip  
 初始参数： `zrg?  
 光栅高度：80nm 5}Id[%.x  
 占空比：40% *~YdL7f)J  
 参数范围： \#]C !JQ  
 光栅高度：50nm—150nm <Y6zJ#BD  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) o>nw~_ H\  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 ,(-V<>/*.|  
 4Y}Nu  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 .zl[nx[9"D  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 nW*cqM%+  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 *N4/M%1P  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 '&hd^9]Lo  
sVBr6 !v=  
10. 优化@193nm结果 Dkb`_HI  
O9zMD8  
 优化结果： 0e+#{k  
 光栅高度：124.2nm 9-V'U\}L  
 占空比：31.6% ,*dLE   
 Ex透过率：43.1% ,Jh#$mil  
 偏振度：50.0 `)5WA{z  
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。 _WvVF*Q"k  
BgD3P.;[  
 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。 a]7g\rg)  
 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。 mj
?Gc
  
 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。 /g.c(-#]  
7V8k =  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 ,`RX~ H=C  
zwU[!i)  
#R:&Irh  
 初始参数： )XavhS~Ff  
 光栅高度：80nm 99`w'Nlk  
 占空比：40% }eW<P079  
 参数范围： 54Rp0otv  
 光栅高度：50nm—150nm +v 3:\#  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) wggB^ }~  
 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% _tX=xAO9  
9Q}g Vqn  
 优化结果： 3~bB2APk  
 光栅高度：101.8nm yyljyE  
 占空比：20.9% W90!*1  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） qzJ<9H  
 偏振对比度：50.0 KpYezdPF)  
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。 -z+,j(@  
,dT
mI{@O  
12. 结论 $A9Pi"/*z  
P{UV3ZA%  
 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) $l"%o9ICG  
 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 xSd&xwP  
(如Downhill-Simplex-algorithm) k9OGnCW\  
 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。 RZV6;=/  
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G 3,v'D5  
QQ：2987619807 ssx#|InY