[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） 40@KL$B=  
`SIJszqc  
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。 A+[wH(  
I>P</TE7  
1. 线栅偏振片的原理 X\$M _b>O  
,lN!XP{M6w  
2. 建模任务 gW*ee  

r Ssv^W+  
%X.Q\T  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 sI^1c$sBN  
 偏振元件的重要特性： s&fU|Jk8  
 偏振对比度 Q'\jm=k  
 透射率 !`aodz*PO  
 效率一致性 `|PxEif+J  
 线格结构的应用(金属) 4wNxn lP  
WxXVL"  
3. 建模任务： *w%;$\^  
|\}f)Xp-  
4. 建模任务：仿真参数 cBm3|@7  
+ckj]yA;  
偏振片#1: Kfj*#)SZ  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 -7+Fb^"L  
 高透过率(最大化) '
ugG^2Y  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) 0 TS:o/{(a  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) ^Jkj/n'  
偏振片#2: 9xu&n%L=  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 :A 1,3g  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 Ni0lj:  
 光栅周期：100nm huR<+ =!  
 光栅材料：钨 >#8`Zy:/Y  
| _S9U|  
5. 偏振片特性 a~{Stv  
pkM32v-  
 偏振对比度：(要求至少50:1) -><_J4  
/\\C&Px  
Xt~/8)&  
X0=R @_KY  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) &V2G<gm0  
*&AK.n_  
nl?|X2?C  
$~9U-B\  
6. 二维光栅结构的建模 I5D\Z  

kW(8i}bg  
hA~}6Qn  
 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。 DSnsi@Mi  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 JHMj4Zkp  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 PB9<jj;  
eM~i (]PY  
%? iE3j!q  
:Z+(H+lyZ  
7. 偏振敏感光栅的分析 dk3\~m%Pv  

SE/@li  
 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。 /_56H?w\  
 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) , D&FCs%v  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 @{$SjR8Q $  
8. 利用参数优化器进行优化 ',CcLN  

%ZZ}TUI W  

.}0Cg2W  
 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。 h7Ma`w\-  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 DSIa3!0  
 在该案例种，提出两个不同的目标： Lv5AtZl}  
 #1:最佳的优化函数@193nm &MKv_  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 , n EeI&  
g xLA1]>{  
9. 优化@193nm f{b"=hQ  
>4ALF[oH1J  
 初始参数： &0o&!P8CB  
 光栅高度：80nm vR`KRI`{  
 占空比：40% 
i\PN  
 参数范围： lOE
bh  
 光栅高度：50nm—150nm 20Rgw  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) #}vcffgZ  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 WFh!re%Z  
&2Y>yFB ,  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 N .SszZh  
 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。 XCt}>/"s\h  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 !WIL|\jbh  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 }ShZ4 xMz  
_x>u"w  
10. 优化@193nm结果 XFX:)l#o  
]w')~yk  
 优化结果： y%T'e(5Ed  
 光栅高度：124.2nm fa!iQfr  
 占空比：31.6% N,;Bl&EU  
 Ex透过率：43.1% w)}[)}T!  
 偏振度：50.0 4+uAd"  
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。 g;*~
xo  
c5]1aFKz  
 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。 f"PApV9[  
 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。
=izB :  
 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。 t<`BaU  
UV:_5"-  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 KQ2]VN"?_  
fa6L+wt4O  
:o
Z30}  
 初始参数： 6x.#K9@q4  
 光栅高度：80nm <4VUzgX2  
 占空比：40% C f<,\Aav  
 参数范围： /]vg_&)=  
 光栅高度：50nm—150nm mH8"k+k  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) {0[qERj"z  
 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% bS0LjvY9g  
"rX`h  
 优化结果： ap=_odW~p  
 光栅高度：101.8nm ` bg{\ .q  
 占空比：20.9% gE%-Pf~  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） O
k,hm.|  
 偏振对比度：50.0 6
.*=1P*?  
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。 Iw48+krm>  
.lj\H  
12. 结论 K.1#cf ^'  
|}#Rn`*2y  
 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) gTs5xDvJ  
 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 d
F),  
(如Downhill-Simplex-algorithm) "Z,'NL>&  
 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。 8_:jPd!3  
F+}MW/ra@  
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QQ：2987619807 dhV=;'