[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） ?XL[[vyr  
7!w@u6Q  
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。 meu\jg  
-"u}lCz>  
1. 线栅偏振片的原理 *XS@Ku   
-(~Tu>KaH  
2. 建模任务 QZef=  

}M?GqA=  
pez*kU+9  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 l"RX`N@In  
 偏振元件的重要特性： &}32X-~y  
 偏振对比度 ?;>s<  
 透射率 y/mxdPw  
 效率一致性 ur={+0 y  
 线格结构的应用(金属) X<\^*{  
#Bj{ 4Oe
V  
3. 建模任务： (*7edc"F  
#9EpQc[4  
4. 建模任务：仿真参数 ~cy/\/oO  
kLMg|48fdI  
偏振片#1: -en:81a#  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 3ag*dBbs  
 高透过率(最大化) ps"crV-W  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) gg'lb{oG  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) !FipKX  
偏振片#2: _7~O>
.  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 iU9de  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 'Fo*h6=  
 光栅周期：100nm J6Hw05%0=  
 光栅材料：钨 tvP_LNMF  
Qc\JUm]  
5. 偏振片特性 vmAMlgZ8{<  
8wwqV{O7  
 偏振对比度：(要求至少50:1) gC;y
>YGP  
f%ZqK_CW  
m46Q%hwV  
AR`X2m '  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) K6@QZc5.!  
]p(+m_F  
!EF~I8d\]  
+ htTrHjt  
6. 二维光栅结构的建模 *6e`km  

x%B^hH;W  
If\u^c  
 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。 ~IZ'zuc  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 Me yQ`%  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 A|CW4f,  
qg:R+`z  
@}!1Uk3ud  
%lbSV}V)  
7. 偏振敏感光栅的分析 ~;aSX
1   

qCSJ=T
;  
 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。 yX$I<L<Suz  
 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) Xlw&hKS  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 WfBA5  
8. 利用参数优化器进行优化 I7 pxi$8f  

djS?$WBpU  

:HYqm*v;W  
 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。 @y;N u   
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 ~1`.iA  
 在该案例种，提出两个不同的目标： }Ga@bY6  
 #1:最佳的优化函数@193nm Q
mOG2  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 @R9zLL6#7  
6b9Ddb*  
9. 优化@193nm N)lzX X  
}C/u>89%q  
 初始参数： M]!R}<]{  
 光栅高度：80nm Kw3fpNd  
 占空比：40% Z_}vjk~s  
 参数范围： p H5IBIf'  
 光栅高度：50nm—150nm DOaEz?2)  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) >"f,'S5*  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 %'kaNpBz  
4 `Z@^W  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 ^5qX+!3r{  
 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。 L=iaL[zdJ  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 e7t).s)b{  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 sD1L 
P  
+&jWM-T"-  
10. 优化@193nm结果 _K)B  
<P3r+ 1|R  
 优化结果： K%Mm'$fTw  
 光栅高度：124.2nm FviLlly6  
 占空比：31.6% ik+qx~+`Qv  
 Ex透过率：43.1% n <6}  
 偏振度：50.0 X, <
&#l  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 ZO2u[HSO>  
=%znY`0b56  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 ;o,t*  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 @b=tj
QO_  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 =5b5d  
a^'1o9  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 x1Q}B   
v'a]SpE5  
hqnJ@N$yY  
 初始参数： ;9q3FuR  
 光栅高度：80nm a_^3:}i~D  
 占空比：40% }9R45h}{<  
 参数范围： F@kOj*5,[  
 光栅高度：50nm—150nm *DLv$/(0  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) KZ6}),p  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% Cnd*%CPZ  
CM>/b3nOW  
 优化结果： DdJxb{y7  
 光栅高度：101.8nm /"- k ;jz  
 占空比：20.9% ];R5[%:5  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） aa_&WHXkt  
 偏振对比度：50.0 q#pBlJ.LK  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求，尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 yc+#
LZ~(a  
/_rQ>PgSZW  
12. 结论 7$z")JB  
!w[<?+%%n  
 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) :@wO' o  
 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 /&$'v:VB  
(如Downhill-Simplex-algorithm) }zj w\  
 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。 pco~Z{n  
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QQ：2987619807 t^Aios~F