[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） v
dB2T2F  
TgDT  
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。 
m$(OQ,E  
q@XJ,e1A  
1. 线栅偏振片的原理 ^-mWk?>  
iQG]v[$  
2. 建模任务 h)j#?\KYm9  

-r_\=<(
 
z j#<X  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 C"0 VOb  
 偏振元件的重要特性： f?GoBh<  
 偏振对比度 XkoPN]0n  
 透射率 Bz>f  
 效率一致性 u8|CeA  
 线格结构的应用(金属) {%^4%Eco  
!Icznou\
  
3. 建模任务： _K'Y`w']  
p}/D{|xO  
4. 建模任务：仿真参数 KD+&5=Y  
n&|N=zh  
偏振片#1: T \- x3i  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 oTXIs4+G  
 高透过率(最大化) yI07E "9  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) )8}k.t>'s  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) v''J@F7  
偏振片#2: 8'TIDu  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 $dK430_B  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 O&;d82IA{  
 光栅周期：100nm ;qbK[3.  
 光栅材料：钨 AS~!YR  
< ]+Mdy  
5. 偏振片特性 BzWkZAX  
4@<wN \'  
 偏振对比度：(要求至少50:1) *mWl=J;u  
P0hr=/h4  
7,Z<PE  
88[u^aC  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) q{b-2k  
!T ,=kh  
,C0y3pL  
$""kZ  
6. 二维光栅结构的建模 _!Tjb^  

Cd]A1<6s  
JgKhrDx  
 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。 L;{{P7  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 [cznhIvyO  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 @o'L!5Y  
E?KPez  
$ #GuV'  
kdV9F  
7. 偏振敏感光栅的分析 e00}YWf%  

s] ;P<  
 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。 N1.
1  
 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) fB,eeT1v?h  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 IqsUtWSp  
8. 利用参数优化器进行优化 !dh:jPpKq  

,2 W=/,5A  

xWK/uE(  
 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。 X%(NI(+x,  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 h#Z,ud_  
 在该案例种，提出两个不同的目标： +(afO~9  
 #1:最佳的优化函数@193nm p$jAq~C  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 2*#i/SE_  
S-~)|7d.  
9. 优化@193nm t?Qbi)T=z  
~!g2+^G7+P  
 初始参数： JEWc{)4QD  
 光栅高度：80nm R2C~.d_TDu  
 占空比：40% d]^m^
 
 参数范围： Iu`S0#+  
 光栅高度：50nm—150nm }gt)cOaY  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) zks7wt]A  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 yJ0%6],^g  
^ACrWk~UY  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 [uHC AP  
 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。 6J}Yr5oD  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 =&9c5"V&  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 enQW;N1_M  
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L7P-km  
10. 优化@193nm结果 +TaxH;  
)rAJ>;  
 优化结果： .oT'(6#  
 光栅高度：124.2nm wF%RM$  
 占空比：31.6% ZnzO
]  
 Ex透过率：43.1% EStui>ho  
 偏振度：50.0 6<QC|>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。 }S?"mg&V  
Tbv w?3  
 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。 9Oq(` 4  
 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。 $ xHtI]T  
 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。 { gs$pBu  
t0@AfO.'1  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 (S+/e5c)  
zy"k b  
:b %2qBv  
 初始参数： p=E#!cn3  
 光栅高度：80nm !vpXXI4  
 占空比：40% FBB<1({A  
 参数范围： 9\WtcLx  
 光栅高度：50nm—150nm ]d7A|)q  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) oA7DhU5n  
 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% ~"J1@<  
'xG J;pY  
 优化结果： t^zE^:06  
 光栅高度：101.8nm D&o\q68W  
 占空比：20.9% MMpId Uhr  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） |%ZJN{!R  
 偏振对比度：50.0 A/UOcl+N  
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。 <;?1#ok  
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bFe;3  
12. 结论 m;>G]Sbe  
n^l*oEl  
 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) "a~r'+'<  
 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 $%"hhju  
(如Downhill-Simplex-algorithm) 'Q:%s  
 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。 jN*w
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QQ：2987619807 3F!)7