[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） C\C*'l6d  
d"hW45L  
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。 "ll TVB  
2ID]it\5  
1. 线栅偏振片的原理 [(4s\c  
Ok6c E  
2. 建模任务 vB T]a  

xr'gi(.o  
p:8&&v~I  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 K#<cuHGC  
 偏振元件的重要特性： vd}Y$X  
 偏振对比度 \4pWHE/  
 透射率 &KZr`"cT#  
 效率一致性 ;Jq7E  
 线格结构的应用(金属) 3Zeh$DZ  
0]^ke:(#  
3. 建模任务： 6P6Pl&  
%N }0,a0  
4. 建模任务：仿真参数 F8%.-.l)  
)=c/{  
偏振片#1: f)/5%W7n}  
 偏振对比度不小于50@193nm波长
b63tjqk  
 高透过率(最大化) ]M#OS$_O@  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) c$[cDf~  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) wnoL<p  
偏振片#2: vfZ.js/  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 AUvUk<a  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 h1`u-tc2x  
 光栅周期：100nm \9}RAr#2]N  
 光栅材料：钨 'qT[,iQ  
tE]0 #B)D<  
5. 偏振片特性 @z!|HLD+  
kX)Xo`^Ys  
 偏振对比度：(要求至少50:1) C:WXI;*cr  
b/eJEL  
5bKm)|4z6  
 UX& ?^]  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) 20XN5dTFT  
o> i`Jq&  
s;eOX\0  
-l#h^  
6. 二维光栅结构的建模 O0VbKW0h3  

2,,t+8"`  
4)XZ'~|  
 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。 c0%.GcF0{  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 <+wbnnK  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 bdUe,2Yin  
z|:3,$~sN  
vdLBf+Zi  
 A/zZ%h  
7. 偏振敏感光栅的分析 / .ddx<  

4.}{B_)LK  
 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。 e0ea2 2  
 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) DiLZ5^`]  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 g_l=z`,8  
8. 利用参数优化器进行优化 'nO%1BZj+  

!b0ANIp  

D|`I"N[<  
 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。 "`jey)&H*M  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 S?k G|y  
 在该案例种，提出两个不同的目标： r#xq 8H=_m  
 #1:最佳的优化函数@193nm =I}8-AS~V  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 Pq@%MF]5  
ksB-fOv*N  
9. 优化@193nm M' d ,TV[  
tXgsWG?v[H  
 初始参数： HoIK^t~VT#  
 光栅高度：80nm p
h;ds+b  
 占空比：40% X_6h8n}i  
 参数范围： yp}a&Dg  
 光栅高度：50nm—150nm #:yh2y7a%  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) N^{"k,vB-  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 OcBKn=8  
/kLG/ry8l:  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 2Bf]#l{z  
 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。 ?%RN? O(  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 *C(/2  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 $i^#KZ}-WK  
{b<;?Dus^  
10. 优化@193nm结果 9F&s9(=\  
1I{^]]qw  
 优化结果： ,'KQFC   
 光栅高度：124.2nm |V 3AA   
 占空比：31.6% V@QWJZ"  
 Ex透过率：43.1% am$-1+iX  
 偏振度：50.0 HFr#Ql>g  
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。 U=<d
;2N#  
COF_a%  
 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。  tdl Y  
 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。 ]Ywj@-*q  
 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。 U',9t  
J(%Jg  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 nMniHB'  
mkR1iY  
w A0$d  
 初始参数： >8pmClVvmR  
 光栅高度：80nm -W^jmwM   
 占空比：40% ]Tb ?k+a  
 参数范围： Vz"Ja  
 光栅高度：50nm—150nm |m^qA](M  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) WxN@&g(  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% Hq[vh7Lux  
A
11w{`EM  
 优化结果： M:!Twz$  
 光栅高度：101.8nm M=mzl750M  
 占空比：20.9% `eF&|3!IYQ  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） VI}.MnCa  
 偏振对比度：50.0 VUo7Evc:.P  
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。 [_jd  
cWd\Ki  
12. 结论 tP?pN]Q$,  
XzX-Q'i=n0  
 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) DP(JsZ}  
 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 ^* xhbM;  
(如Downhill-Simplex-algorithm) HF3W,eaqK  
 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。 O3?3XB> <