[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） ;gS)o#v0  
MI^@p`s  
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。 eh\_;2P  
Q=YIAGK  
1. 线栅偏振片的原理 oeV.K.  
''t\J^+&  
2. 建模任务 k }amSsE  

tuT>,Bb
R  
z$64Ep#  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 /g/]Q^  
 偏振元件的重要特性： yvIeK6  
 偏振对比度 Fru&-T[  
 透射率 V{jQ=<)@e  
 效率一致性 Dj?8
4y  
 线格结构的应用(金属) onqifQ  
b/[$bZD5o  
3. 建模任务： O`?qnNmc;  
P
2-^j)  
4. 建模任务：仿真参数 hn`yc7<}(u  
7
7 g<`}{  
偏振片#1: {lam
],#r  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 %#go9H(K  
 高透过率(最大化) xG_LEk( zD  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) nXU`^<nA  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) -!@]z2uU  
偏振片#2: V^* ];`^  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 U/}("i![Dy  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 PHAM(iC&D  
 光栅周期：100nm PiwMl)E|!  
 光栅材料：钨 @\*`rl]  
1k)31GEQw  
5. 偏振片特性 Rb/|ae  
XE#a#  
 偏振对比度：(要求至少50:1) $^T
xLv  
et`1#_o  
wI5(`_l{G  
B~?R 6  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) "]SA4Ud^  
$)YalZ  
SO|!x}GfI  
q1^bH6*fl  
6. 二维光栅结构的建模 dDg[ry  

YD9|2S!G  
Wq2Bo*[*  
 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。
C1`fJhy  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 5)c B\N1u  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 7+NBcZuG9  
zQxTPd  
gB<1;_KW  
u+;iR/  
7. 偏振敏感光栅的分析 Nf5zQ@o_y  

X:#}E7]j  
 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。 <@S'vcO  
 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) m@i](1*T|  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 `_iK`^(-  
8. 利用参数优化器进行优化 @?n~v^  

lNLa:j  

2!)|B ;
y  
 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。 K3*-lO:A9  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 {1"kZL  
 在该案例种，提出两个不同的目标： l( WF  
 #1:最佳的优化函数@193nm ^/ff)'.J  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 :u,Ji9 u  
0 wjL=]X1e  
9. 优化@193nm LVaJyI@/>  
%$<v:eMAs  
 初始参数： ;S9 z@`a.  
 光栅高度：80nm v t_lM  
 占空比：40% *kt|CXxAS8  
 参数范围： bXz*g`=;  
 光栅高度：50nm—150nm oe*fgk/o9  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) FJp<J  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 b:PzqMh{G  
kr\#CW0?  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 jA? 7>"|  
 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。 W%1/:_  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 _oHxpeM  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 sB*!Nf^y  
5FVmk5z]d  
10. 优化@193nm结果 cte Wl/v  
uovSe4q5q  
 优化结果： {t*CSI  
 光栅高度：124.2nm FMtg7+Q|>  
 占空比：31.6% U]&/F{3 im  
 Ex透过率：43.1% J'%W_?wZ  
 偏振度：50.0 9JqT"zj  
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。 ^)o#/"JA  
<Zo{D |hW  
 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。  Xb~i?T;f  
 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。 Byh!Snoe  
 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。 ,*sKr)9)  
\8)FVpS  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 B2:GGZ|jS  
eF(oHn,  
dn&484  
 初始参数： k/M{2Po+
 
 光栅高度：80nm kZ0z]Y  
 占空比：40% JkEITuTth  
 参数范围： KP`Pzx   
 光栅高度：50nm—150nm B@ >t$jK  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) VFK]{!C_  
 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% XaaR>HljJ  
Z-L}"~  
 优化结果： QJ%N80  
 光栅高度：101.8nm Ih[k{p  
 占空比：20.9% [M#(su0fv  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） gX`C76P!  
 偏振对比度：50.0 sw50lId  
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。 JH#p;7;  
N+vsQ!Qz  
12. 结论 jw)c|%r>  
CropHB/t  
 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) xg4wtfAbS  
 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 S rhBU6
K  
(如Downhill-Simplex-algorithm) {5 3#Xd  
 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。 EgRuB@lw76  
T[-Tqi NT  
\0)2 u[7  
QQ：2987619807 F5+!Gb En