[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） K
F'M4P  
BmM,vllO  
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。 iWCV(!  
q)~qd$yMS  
1. 线栅偏振片的原理 &-*nr/xT  
O`u!P\  
2. 建模任务 ,,J3 h  

,YY#ed&l  
yRznP
)  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 y(dS1.5F  
 偏振元件的重要特性： 3/AUV%+  
 偏振对比度 K$.zO4  
 透射率 md`ToU  
 效率一致性 /OP*ARoC21  
 线格结构的应用(金属) e?YbG.(E9  
X2`>@GR/>  
3. 建模任务： P&GZe/6Y  
-b$OHFL  
4. 建模任务：仿真参数 AAW7@\q.  
|FFC8R%@]u  
偏振片#1: ["F,|e{y$  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 W'
jXIO  
 高透过率(最大化)
E1C_d'  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) Wa(S20yF  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) CwvNxH#LVu  
偏振片#2: Q7r,5w&cm  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 FT;JYkO  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 k~#|8eLv  
 光栅周期：100nm %Let AR  
 光栅材料：钨 3~Ln:4[6ID  
`k&K"jA7$  
5. 偏振片特性 qJA.+q.e$e  
8:% R|b  
 偏振对比度：(要求至少50:1) DKl7|zG4  
50&F#v%YB  
GU3/s&9  
^0Q*o1W  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) YZl%JX  
^rwSbM$  
e_], O_Z  
A232"p_  
6. 二维光栅结构的建模 fO
^6q1a  

>n~p1:$  
MPbPq3an  
 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。 C8:"+;  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 H4NEB1TO>  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 9/Dt:R3QU  
ap^=CEf   
od1omYsR  
"PaGDhS  
7. 偏振敏感光栅的分析 >UY_:cW4%m  

o2d~  
 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。 |nN/x<v  
 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) FH8mK)  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 lM^!^6=v0l  
8. 利用参数优化器进行优化 HY;?z
`=  

WN+Jf  

_a$DY,;  
 利用VirtualLab参数优化器可根据给定的评价函数轻松地对结构参数进行优化。 4D$sFR|?t  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 oxQID  
 在该案例种，提出两个不同的目标： WG !t!1p  
 #1:最佳的优化函数@193nm 4oV_b"xz~  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 DXW?;|8)O  
>
x ghq  
9. 优化@193nm e[mhbFf-  
/}`/i(k  
 初始参数： h5rP]dbhXU  
 光栅高度：80nm QX.6~*m1  
 占空比：40% qMES<UL>  
 参数范围： NcBe|qxQ  
 光栅高度：50nm—150nm ?vn 0%e868  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) WG/J4H`Od  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 Mp"c
i+Iu  
V/}>>4  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 ClMtl59  
 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。 nP\V1pgA  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 * \o$-6<  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 0tCOb9  
Ge:-|*F  
10. 优化@193nm结果 r@[VY g~  
"Dl9<EZ  
 优化结果： j(6$7+2qN  
 光栅高度：124.2nm BQ9`DYIb  
 占空比：31.6% E[3
FdX8  
 Ex透过率：43.1% 2r}uE
\GN  
 偏振度：50.0 s>@#9psm  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 U++~3e@l  
T]#,R|)d  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 FK@ f'  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 R_>TEYZ  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 Q;XHHk  
A2|o=mOH  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 u@bOEcxK  
#i+P(xV  
<a+eF}*2  
 初始参数： < [S1_2b.t  
 光栅高度：80nm "T{~,'T  
 占空比：40% -':"6\W  
 参数范围： X4}`>  
 光栅高度：50nm—150nm Ztyv@z'/Z  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) Lk`k>Nn)  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% ! [|vx!p  
i
ijd$Tv  
 优化结果： s0)qlm*  
 光栅高度：101.8nm V+=*2?1  
 占空比：20.9% HTDyuqs  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） RD6h=n4B  
 偏振对比度：50.0 S< EB&P  
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。 wWJQ~i?  
-B*<Q[_  
12. 结论 v?Yd
LR  
A]Q1&qM%  
 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) 'YZI>V*  
 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 :7$\X[  
(如Downhill-Simplex-algorithm) x2j/8]'o  
 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。 b`h%W"|2L  
(#j2P0B  
Y7*(_P3/  
QQ：2987619807 r/CEYEJ&X