[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） <=WQs2  
1Eh(U  
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。 a4c~ThbI  
C/)Xd^#  
1. 线栅偏振片的原理 DEs/?JZG  
(%tKGeb
  
2. 建模任务 U\+o$mU^  

>xT8[  
.QW89e,O3  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 pbJs3uIR  
 偏振元件的重要特性： 4jvgyi9  
 偏振对比度 }.x?$C+\"  
 透射率 W@#Y/L:${  
 效率一致性 h&&ufF]D  
 线格结构的应用(金属) Nb-;D)W;B  
^MuO;<<,.  
3. 建模任务： ~i(X{^,3  
IG 6yt  
4. 建模任务：仿真参数 (,[Oy6o  
M*|x,K=U  
偏振片#1: LG(bdj"NM  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 LXrnAt  
 高透过率(最大化) .^ so
X}  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) P/4]x@{ih  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) 5Osx__6$t  
偏振片#2: !M6*A1g5  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 |.X?IJ`  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 Pr9$(6MX  
 光栅周期：100nm 6Wl+5 a6V
 
 光栅材料：钨 `|[Q]+Mx  
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}=%)f  
5. 偏振片特性 )bXiw3'A  
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 偏振对比度：(要求至少50:1) YhRES]^  
6|L<? X  
[?^,,.Dd  
`$7.(.#s  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) m\RU|Z  
\}Z5}~S  
K}LmU{/t/  
JdF;*`_7*  
6. 二维光栅结构的建模 <`}Oi5nW  

'(r/@%=U  
wknX\,`Q  
 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。 /^SIJS@^`>  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 [2:Q.Zj  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 vvwNJyU-  
qS:hv&~  
A}W)La\  
Z_Qs^e$  
7. 偏振敏感光栅的分析 x4Q*~,n  

a"@k11  
 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。 $hXhq*5|c  
 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) {26/SY  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 @m[q0G}  
8. 利用参数优化器进行优化 dI};l  

qj/ pd 7\  

<b!nI N  
 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。 ~PAF2  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 (e.?). e  
 在该案例种，提出两个不同的目标： c6VfFt6p  
 #1:最佳的优化函数@193nm I&%{%*y  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 4>x]v!d  
;6P#V`u  
9. 优化@193nm }86&? 0j.  
2:3-mWE  
 初始参数： LX;w~fRr.  
 光栅高度：80nm &3~lZa;D  
 占空比：40% $R6iG\
V5  
 参数范围： IYAvO%~  
 光栅高度：50nm—150nm qz[qjGdHg  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ;aXu  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 sxc^n aK0  
<?yf<G'$  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 `<_A#@  
 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。 P5-1z&9O  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 $v5
)d J  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 [&y="6No  
YD>5zV%!D  
10. 优化@193nm结果 '9d<vWg  
{<$ D|<S  
 优化结果： vz$-KT4e^  
 光栅高度：124.2nm TNun)0p  
 占空比：31.6% A)v! {  
 Ex透过率：43.1% /,Unp1D  
 偏振度：50.0 T .#cd1b  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 9)2kjBeb  
[&H$Su}$0  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 ;6+e!h'1  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 -QPM$  
 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。 *S _[8L"  
q-? k=RX`  
11. 300nm到400nm波长范围的优化
n`v;S>aT  
\<n 9kwU  
ly_@dsU'  
 初始参数： *49({TD6`  
 光栅高度：80nm 0'm$hU}  
 占空比：40% dOG]Yjc  
 参数范围： ={'*C7K)oK  
 光栅高度：50nm—150nm Ei$?]~ &  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) U-h'a: K  
 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% H|UGR~&  
/xS4>@hn  
 优化结果： I7=g8/JD  
 光栅高度：101.8nm g<b(q|  
 占空比：20.9% SK][UxoHm  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） [B0]%!hFw  
 偏振对比度：50.0 yLFZo"r  
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。 'J[n}r  
,q_'l?Pn  
12. 结论 s*XE  
gC/~@Z8W]  
 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) -9D2aY_>  
 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 E8gbm&x*  
(如Downhill-Simplex-algorithm) .@5RoD[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。 LA +BH_t&  
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QQ：2987619807 E:7R>.g