[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） *Wso3 6an  
X>{p}vtvf>  
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。 Li]k7w?H  
0U%Xm[:  
1. 线栅偏振片的原理 Co[n--@C  
TW2Z=ks=  
2. 建模任务 ZL=N[XW4'  

yjFe'  
S+iP^*L,c  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 <XvYa{t]{  
 偏振元件的重要特性： HitAc8  
 偏振对比度 /K@$#x_{  
 透射率 ZtR&wk  
 效率一致性 ||XIWKF<n2  
 线格结构的应用(金属) &wb9_?ir-  
rd" &QB{  
3. 建模任务： kZv*rWAm  
rnH}#u+  
4. 建模任务：仿真参数 _YLUS$Zw  
k2.G%]j  
偏振片#1: r@yD8D \  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 9x[ U$B  
 高透过率(最大化) xDUaHE1co  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) AEqq1A
 
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) Fg4@On[,i  
偏振片#2: ~~q}cywBk  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 x
W\,KSK  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 ;_N"Fdl  
 光栅周期：100nm  NpR6  
 光栅材料：钨 ]-a{IWVN  
oq. r\r  
5. 偏振片特性 q#'VJA:A5&  
9n 6fXOC  
 偏振对比度：(要求至少50:1) # 66e@  
HCazwX  
)!sa)\E?  
;cLUnsB\  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) K$ AB} Fvc  
puF%=i  
akCIa'>t  
]u0Jd#@  
6. 二维光栅结构的建模 #w*"qn#2Uz  

?:/|d\,7@  
CV3DMA  
 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。 r.<
JDdj  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 HY*\ k#  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 <xqba4O  
hfv%,,e  
7wi%j!
 
@RVOXkVo  
7. 偏振敏感光栅的分析 5r7h=[N  

)$_,?*fq:  
 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。 t!~S9c  
 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) L {qJ-ln:  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 pX_b6%yX(  
8. 利用参数优化器进行优化 .`J:xL%Z  

CC#C  

V.2[ F|P;3  
 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。 #KE;=$(S  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 J*K<FFp3<  
 在该案例种，提出两个不同的目标： |7c`(.  
 #1:最佳的优化函数@193nm u5F}(+4r  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 ?wCs&tM  
eM }W6vIn  
9. 优化@193nm N"1QX6  
IN_gF_@%  
 初始参数： q~O>a0f0  
 光栅高度：80nm #8U
seK  
 占空比：40% ~6HDW  
 参数范围： sUc
iFAb  
 光栅高度：50nm—150nm d.cCbr:  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) RUX8qT(Z  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 }"4roJ  
P^zy;Qs7  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 WK4@:k m6)  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 YxyG\J\|,  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 fnOIv#  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 xiCN qk3  
*8UYSA~v  
10. 优化@193nm结果 WjOH/$(  
"teyi"U+  
 优化结果： 2GUupnQkD  
 光栅高度：124.2nm Ux_<d?p  
 占空比：31.6% v$3_o :  
 Ex透过率：43.1% 9wMEvX70  
 偏振度：50.0 tW
(+xu36  
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。 ^@"c`  
 qpTm  
 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。
xlw 2g<s  
 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。 0'@u!m?  
 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。 1ktHN: ta  
qiU5{}  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 L#ZLawG  
Q!]IG;3Sx|  
7E\gxQ(vU  
 初始参数： )S Q('vwg  
 光栅高度：80nm pYh!]0n  
 占空比：40% m}pL`:e
!  
 参数范围： rhoeZ  
 光栅高度：50nm—150nm $?$9y^\  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) oLP]N$'#  
 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% G_+Ph^  
!.X_/$c  
 优化结果： 045\i[l=  
 光栅高度：101.8nm :l`i4
kx  
 占空比：20.9% ,R}Z=w#  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） |[ocyUsxX  
 偏振对比度：50.0 bg1un@%!l  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求，尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 4|F#gK5E  
tN}
c0'H  
12. 结论 _>i|s|aW  
&-4 ?!  
 应用的偏振分析器可以评价偏振光栅与波长和角度的关系。(同样适用于极紫外光谱范围) 8Z!*[c>K-?  
 VirtualLab参数优化工具箱提供了不同的优化方式，用以改善提高光学元件的性能 )UP8#|$#T  
(如Downhill-Simplex-algorithm) df ?eL2v  
 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。 C fSl 54  
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QQ：2987619807 u}m.}Mws