[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） *>e~_{F  
Az9X#h.vf  
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。 UvPp~N7,  
fd?bU|I_2  
1. 线栅偏振片的原理 DH\wD
Q  
W *YW6  
2. 建模任务 5U0ytDZ2/(  

4@
DVc7\x$  
R(: 4s  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 D3%l4.h  
 偏振元件的重要特性： pNp^q/-yB  
 偏振对比度 13ipaz  
 透射率 xik`W!1S  
 效率一致性 t-!Rgg$9  
 线格结构的应用(金属) i[^k.W3gf  
5Xwk*@t2a  
3. 建模任务： r~)VGdB+  
X!T|07#c  
4. 建模任务：仿真参数 |.j^
G2x  
/"(b.&  
偏振片#1: R `;o!B}[  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 (JevHdI*V  
 高透过率(最大化) dKU5;  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) >4Iv[ D1  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) "3@KRb4f  
偏振片#2: De;,=BSp  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 "\`>2  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 LL{t5(- _  
 光栅周期：100nm w3<Z?lj:  
 光栅材料：钨 9U]pH%.9  
>P(eW7RL  
5. 偏振片特性 R @"`~#$$  
>/b^fAG  
 偏振对比度：(要求至少50:1) e:qo_eSC^-  
w]n4KR4  
*7\W=-  
e d_m +NM  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) /a%*u6z@  
*0O<bm  
E\w+kAAf  
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(m  
6. 二维光栅结构的建模 <R>Q4&we(  

b<\$d4Qy  
?;Un#6b  
 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。 ^,Xa IP+[  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 ?F1wh2oq  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 Pow|:Lau!  
7O:"~L  
i9KTX%s5^  
kr#I{gF  
7. 偏振敏感光栅的分析 5|CzX X#U  

02,W~+d1  
 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。 &%6NQWW  
 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) Bn{)|&;  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 rrAqI$6  
8. 利用参数优化器进行优化 3#9uEDdE  

{ZG:M}ieN  

=m~ruZ/  
 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。 >ZX|4U[$P  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 YtMlqF  
 在该案例种，提出两个不同的目标： )qmFK .;%  
 #1:最佳的优化函数@193nm O'OFz}x),  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 t|.Ft<c#  
p(.N(c  
9. 优化@193nm (oF-O{  
s*f1x N<  
 初始参数： G,B?&gFX  
 光栅高度：80nm |f<9miNu  
 占空比：40% E.9^&E}PG  
 参数范围：
 b)Tl*  
 光栅高度：50nm—150nm kAe
NQRjR  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) "(<%Ua  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 a/b92*&k  
]9s\_A9  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 nW11wtiO.  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 e]+7DE  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 e9lOk)`t  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 JxHv<p[  
^@K WYAAW5  
10. 优化@193nm结果 {gw[%[ZM  
?]5Ix1  
 优化结果： rfc|`*m}0  
 光栅高度：124.2nm 1)'Iu`k/  
 占空比：31.6% l77'Lne  
 Ex透过率：43.1% IhfZLE.,  
 偏振度：50.0 fQO ""qh  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 *y?[<2"$
 
t|_{;!^  
 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。 mVt3W
Za  
 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。 ?;_O 9  
 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。 \qB6TiB/  
.'&V#D0  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 }qL~KA{&  
m2Q$+p@  
PV(4$I}  
 初始参数： k/@Tr
:  
 光栅高度：80nm :xtT)w  
 占空比：40% =gs~\q  
 参数范围： /e(W8aszi  
 光栅高度：50nm—150nm Y0}4WWV  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 3 1k
 
 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% D?mDG|Z  
onib x^Fcd  
 优化结果： f7 wmw2  
 光栅高度：101.8nm HD H  
 占空比：20.9% ]);NnsG  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） Sk$KqHX(  
 偏振对比度：50.0 u-:MVEm  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求，尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 ly=a>}F_  
#"<?_fao~  
12. 结论 MO TE/JG  
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Y  
 应用的偏振分析器可以评价偏振光栅与波长和角度的关系。(同样适用于极紫外光谱范围) =9<$eLE0  
 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 Z0W0uP;J  
(如Downhill-Simplex-algorithm) (gU2"{:]J  
 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。 # M>wH`Q#  
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O+b6lg)q  
QQ：2987619807 GMw)*