1. 线栅偏振片的原理

2. 建模任务

全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 偏振元件的重要特性: 偏振对比度 透射率 效率一致性 线格结构的应用(金属) 3. 建模任务: x-z方向(截面) x-y方向(俯视图)

偏振片#1: 偏振对比度不小于50@193nm波长 高透过率(最大化) 光栅周期:100nm(根据加工工艺) 光栅材料:钨(适用于紫外波段)偏振片#2: 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 光栅周期:100nm 光栅材料:钨
5. 偏振片特性
偏振对比度:(要求至少50:1)

一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%)


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。 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。



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。 如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 在该案例种,提出两个不同的目标: #1:最佳的优化函数@193nm #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 9. 优化@193nm

初始参数: 光栅高度:80nm 占空比:40% 参数范围: 光栅高度:50nm—150nm 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。

根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 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。 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 10. 优化@193nm结果

优化结果: 光栅高度:124.2nm 占空比:31.6% Ex透过率:43.1% 偏振度:50.0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。



优化结果: 光栅高度:101.8nm 占空比:20.9% Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) 偏振对比度:50.0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。
12. 结论
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) 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(如Downhill-Simplex-algorithm) 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。