[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） 'j !!h4  
+G"=1sxJ  
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%D*2wm4  
 8;4vr@EV  
1. 线栅偏振片的原理 DOaEz?2)  
! o:m*:  
2. 建模任务 }.3F|H
 

-i V&-oP  
G`ZpFg0Y  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 A5!jrSyv  
 偏振元件的重要特性： wA+J49  
 偏振对比度 R<Ojaj=V  
 透射率 zawU  
 效率一致性 HLg/=VF7?  
 线格结构的应用(金属)  LS,/EGJ  
>^Klq`"?g=  
3. 建模任务： VjtI1I  
U/>f" F  
4. 建模任务：仿真参数 d;Z<")  
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偏振片#1: lJ3/^Htn  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 TgSU}Mf)a  
 高透过率(最大化) b3wE8Co  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) )UI$
s"  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) Vl{CD>$,  
偏振片#2: $yIcut7  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 KwN o/x| v  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 &32qv` V_  
 光栅周期：100nm YPDc /  
 光栅材料：钨 mn{8"@Z  
nZfTK>)A0  
5. 偏振片特性 U#ueG  
p>Ju)o  
 偏振对比度：(要求至少50:1) SIKy8?Fn  
4))u*c/,  
::uD%a zd  
%/,PY>:|  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) ?;0=>3p*0
 
4\pi<#X  
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Q nDymVF  
6. 二维光栅结构的建模 I}puN!  

b\7-u-   
z tHGY  
 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。 K8pfk*NZ_@  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 -3/:Dk`3  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 { Y|h;@j$  
Z_iu^Q  

M/5/Tp  
doBfpQ2  
7. 偏振敏感光栅的分析 MnO,Cd6{%d  

":"QsS#*"#  
 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。 H:`W\CP7_  
 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) HyiuU`  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 Xf:CGR8_  
8. 利用参数优化器进行优化 X9/V;!  

T73oW/.0X?  

C0jmjZ%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。 jm =E_86_  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 V3$!`T}g4  
 在该案例种，提出两个不同的目标： 4(R O1VWsb  
 #1:最佳的优化函数@193nm )*G3q/l1u6  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 s^^X.z ,  
@I]uK[qd  
9. 优化@193nm O*z x{a6  
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 初始参数： 'P)xY-15  
 光栅高度：80nm nqBZp N^  
 占空比：40% A%"XNk  
 参数范围： !Wvzum@5D  
 光栅高度：50nm—150nm 8doT`rI1  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 7t\kof  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 uz ` H  
6](vnS;  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 x&l?Cfvv=  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 E,xCfS)  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 O!d^v9hM,  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 8.o[K  
Fz?ON1\  
10. 优化@193nm结果 |}es+<P  
K^J;iu4  
 优化结果： BNyDEFd  
 光栅高度：124.2nm 1|;WaO1Q  
 占空比：31.6% s$C;31k  
 Ex透过率：43.1% S"|D!}@-  
 偏振度：50.0 8hQ"rrj+  
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。 `
.MM|6  
@IB8(TZ5I  
 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。 /Or76kE  
 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。 KofjveOiC  
 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。 8<^[xe  
,T|iA/c
 
11. 300nm到400nm波长范围的优化 ,<R/x
[  
3dcZ1Yrn  
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p!  
 初始参数： vD:.1,72  
 光栅高度：80nm iFF/[P  
 占空比：40% YxS*im[%]  
 参数范围： >Eik>dQ a  
 光栅高度：50nm—150nm j+_g37$:  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 5G(y  
 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% 2}[rc%tV:?  
I}n"6'*  
 优化结果： xW/JItF  
 光栅高度：101.8nm 36J)O-Ti  
 占空比：20.9% %- %/3  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） hYi-F.Qtq  
 偏振对比度：50.0 r\@"({q}_-  
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。 2J9eeN  
49/1#^T"Q>  
12. 结论 zLOmtZ(['  
LMsbTF@E  
 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) Y +HVn0~qz  
 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 0Yfk/}5  
(如Downhill-Simplex-algorithm) P/nXY  
 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。 aR}NAL_`w  
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QQ：2987619807 GZI[qKDfB