[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） kwGj7'  
vuDp_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。
&z1r$X.AW  
M9bb,`X>Q  
1. 线栅偏振片的原理 fB  
;EL!TzL:8  
2. 建模任务 v`y{l>r,  

1__p1  
7OC,KgJ3  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 eSa ]6  
 偏振元件的重要特性： g[H7.  
 偏振对比度 db.iMBki  
 透射率 x0Tb7y`  
 效率一致性 m&2<?a}l  
 线格结构的应用(金属) C@]Z&H;  
F P mLost  
3. 建模任务： VEb}KFyP  
er l_Gg  
4. 建模任务：仿真参数 &)xoR4!2  
!i)?j@D  
偏振片#1: jew?cnRmd  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 ^>9M2O['!s  
 高透过率(最大化) >-y'N.l^  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) Bj%{PK  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) w?!@fu  
偏振片#2: '7xmj:.==  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 O^U{I?gQ  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 @#8F5G#
 
 光栅周期：100nm Fo;xA  
 光栅材料：钨 1C.<@IZ  
M5Pvc  
5. 偏振片特性 g<UjB  
m:p1O3[R  
 偏振对比度：(要求至少50:1) Wv(VV[?/&  
!n)2HDYhx,  
(q:L_zFj>"  
/x$O6gi  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) =C<_rBY  
G+\2Aj  
G'{4ec0<{  
J,+| Fb  
6. 二维光栅结构的建模 IU Dp5MIuR  

1[X+6viE  
bX5>qqB]  
 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。 ->K*r\T  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 8LR_K]\  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 ";s?#c  
q|gG{9  
a7OD%yQ  
.rN5A+By`  
7. 偏振敏感光栅的分析 bnUd !/;  

uF@Q8 7G  
 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。 {!'AR`|  
 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) rf]]I#C7  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 #/5jW
H7U  
8. 利用参数优化器进行优化 3VALrb;  

O1rnF3Be  

!cp ,OrO\  
 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。 rJ9a@n,  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 <\2,7K{{+;  
 在该案例种，提出两个不同的目标： M<g>z6   
 #1:最佳的优化函数@193nm F/&Z1G.  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 -4;{QB?  
?sp  
9. 优化@193nm tY%c-m  
]rC6fNhQ  
 初始参数： d8dREhK&  
 光栅高度：80nm Aw9^}k}UfD  
 占空比：40% fLct!H3  
 参数范围： 4TC !P}  
 光栅高度：50nm—150nm aL+k1v[m  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) r?[PIf  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。  V:F)m!   
HrEZ]iQ@O0  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 H@,jNIh~h  
 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。 [1 w  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 lNls8@  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 `3/,-  
p\b:uy6#  
10. 优化@193nm结果 L7%Dc2{^(  
Y'%sA~g  
 优化结果： IAhyGD{b  
 光栅高度：124.2nm i1\xZ<|0  
 占空比：31.6% HiILJyb  
 Ex透过率：43.1% n"(n*Hf7b  
 偏振度：50.0 v3Te+oLg  
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。 bx!Sy0PUJ  
P/,7CfyPd  
 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。 E9!IGci  
 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。 ,BOB &u  
 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。 K>w}(td  
#xm<|s   
11. 300nm到400nm波长范围的优化 -r/#20Y  
K:465r:  
)PB&w%J  
 初始参数：  ]i=-/  
 光栅高度：80nm [/6$P[  
 占空比：40% k2j:s}RHY  
 参数范围： L7wl3zG  
 光栅高度：50nm—150nm &s\$&%|  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 3k5Mty  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% w`c9_V  
B.
'@~$  
 优化结果： A\i/@x5#  
 光栅高度：101.8nm DSizr4R  
 占空比：20.9% P@PZm  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） 4+$<G/K  
 偏振对比度：50.0 Ty*ec%U9F  
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。 (X)$8y  
0{BPT>'  
12. 结论 DcQ^V4_  
\Y Cj/tG8  
 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) Y H 2iV  
 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 c1jHg2xim  
(如Downhill-Simplex-algorithm) l#\z3"b  
 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。 v|?hc'
Fj  
^R,5T}J.  
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QQ：2987619807 &VY;Al