[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） "9TxK6  
t%0r"bTi
 
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。 aB/{ %%o  
$:xF)E  
1. 线栅偏振片的原理 InAU\! ew  
(N&k}CO]W  
2. 建模任务 5
?<|3  

rE!G,^_{  
D!81(}p  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 A/ox#(!v  
 偏振元件的重要特性： [_B+DD=}  
 偏振对比度 c_R)P,P  
 透射率 Lw!?T(SK  
 效率一致性 i=
,B88ko  
 线格结构的应用(金属) L#83f]vG  
Wm];pqN  
3. 建模任务： 1\M"`L/  
]C9%]`  
4. 建模任务：仿真参数 5q0BG!A%T  
IwZZewb-a  
偏振片#1: CnM+HN30o  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 uzat."`d'  
 高透过率(最大化) 4SX3c:>  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) O('i*o4!}  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) R^mu%dw)(%  
偏振片#2: 7I@9v=xV  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 R
fkzv=<"X  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 ux"D ]P  
 光栅周期：100nm e'}eP
vN  
 光栅材料：钨 Pu/-Qpqh  
[)C)p*!Y)  
5. 偏振片特性 5n&)q=jk=  
&>+I7Ts]
 
 偏振对比度：(要求至少50:1) ~v{C6)  
|SSfG~r  
EF*oPn0|  
B^Rw?:hN  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) ,qBnqi[  
)]0[`iLe  
Wl9I`Itg  
)<H 91:.  
6. 二维光栅结构的建模 mGMinzf  

z=- 8iks|  
4iL.4Uj{N  
 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。 (;Dn%kK  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 @w.b |
  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 ;%b <uV  
:$X4#k<  
5 b#" G"  
sqMNon`5  
7. 偏振敏感光栅的分析 Gdc~Lh  

8CN7+V  
 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。 7DC0W|Fe  
 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) w<I5@)i|  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 4N%2w(,+8  
8. 利用参数优化器进行优化 \$$b",2 h  

zBrWm_R5T  

2F*Dkv
  
 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。 ZmR[5 mv@  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 rSc,\upz  
 在该案例种，提出两个不同的目标： toYg$IV  
 #1:最佳的优化函数@193nm /4wm}g9  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 mBD!:V'  
dwf #~7h_  
9. 优化@193nm (c*7VO;  
|({UV-`  
 初始参数： ]Gi+Z1q  
 光栅高度：80nm ^8f|clw"  
 占空比：40% *Wuctu^9  
 参数范围： nIN%<3U2  
 光栅高度：50nm—150nm `|ck5DZT5L  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) QB.*R?A  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 e{rHO,#A>  
J*6n6  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 wr;|\<c  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 ixI5Xd<  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 )2<B$p  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 J*q=C%}.
  
Zc' >}X[G  
10. 优化@193nm结果 P/1UCITq}  
y u
K5r  
 优化结果： u`H@Q&(^wa  
 光栅高度：124.2nm &:e}4/G  
 占空比：31.6% #QyK?i*  
 Ex透过率：43.1% 61Iy{-/ZV  
 偏振度：50.0 ym,Ot1  
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。 p#8LQP~0$  
a@a1TpLQ  
 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。 YK=#$,6  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 <DlanczziF  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 L_zmU_zD  
Zy+QA>d|  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 i&s=!`  
2I(@aB+  
/K<GN7vN  
 初始参数： (=3&8$  
 光栅高度：80nm "<n"A7e  
 占空比：40% C4SD  
 参数范围： b]qfcV  
 光栅高度：50nm—150nm .V)2T
z  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) x#e\H F  
 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% j}?ZsnqV  
1n5e^'z  
 优化结果： (+Nmio  
 光栅高度：101.8nm ;x0KaFk  
 占空比：20.9% e#e
O`bT  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） 5SWX v+  
 偏振对比度：50.0 {msB+n~WZ  
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。 m$y$wo<K[7  
H1ui#5n2  
12. 结论 g2b4 ia!L  
n
Ka;FaJ  
 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) kc(b;EA  
 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 CbvL X="%  
(如Downhill-Simplex-algorithm) O/r<VTOp  
 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。 yI)fu^  
y7G|P~td  
^~1@HcJo  
QQ：2987619807 c$SxDYG