[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） w7c0jIf{  
AC*SmQ\>!  
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。 D
63?f\  

;`h$xB(  
1. 线栅偏振片的原理 4Uhh]/  
5<M$ XT  
2. 建模任务 cTQ._|M  

:F_>`{  
ZnBGNr  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 i|rCGa0}  
 偏振元件的重要特性： V4&a+MJ@  
 偏振对比度 ibn\&}1  
 透射率 \5-Dp9vG  
 效率一致性 Aho-\9/x%  
 线格结构的应用(金属) w"O{@2B3:H  
LLL;SNY  
3. 建模任务： X%5 `B2Wu  
H<tU[U=G  
4. 建模任务：仿真参数 H43d[@h  
-p"}K~lt:  
偏振片#1: C`-CfZZ  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 N85ZbmU~  
 高透过率(最大化) {Iz"]Wh<f  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) 4+89 M  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) _gEojuaN  
偏振片#2: $Wjx$fD  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 C~WWuju'  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 n5#QQk2  
 光栅周期：100nm CM6! 1 7  
 光栅材料：钨 T oT('  
T7-yZSw-m  
5. 偏振片特性 /l+"aKW 2  
`dWnu3r;  
 偏振对比度：(要求至少50:1) p(cnSvg  
At'M? Q@v  
2.^CIJc  
x|gYxZ  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) 2PSkLS&IM  
O`I}Lg]~q  
~
pHuh#>  
f\r"7j  
6. 二维光栅结构的建模 G.$KP  

E@6gTx*  
|)br-?2  
 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。 F8#MI G   
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 ,L MN@G  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 $$SJLV
  
J*_^~t  
\6bvk_
 
+_25E.>ml  
7. 偏振敏感光栅的分析 JDW/Mc1bh  

+p&zM3:9w  
 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。 s8 u`v1  
 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) 76]Z~^Y  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 ,tDLpnB@;  
8. 利用参数优化器进行优化 s8'!1rHd  

ko|M2\  

IwOL1\'T4  
 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。 k!G{#(++&6  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 `GlOl-  
 在该案例种，提出两个不同的目标： 72
/ bC  
 #1:最佳的优化函数@193nm 4"\x#  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 K7C!ZXw~  
{NcJL< ;tS  
9. 优化@193nm Aar]eY\  
TU;AO%5  
 初始参数： 7HQL^Q  
 光栅高度：80nm <f=<r*6  
 占空比：40% t~)4f.F:  
 参数范围： n*i&o;5  
 光栅高度：50nm—150nm [P0c,97_ H  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) i[MBO`FF  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 ,1cpV|mAr  
-0BxZ AW=  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 wkx#WC  
 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。 C1(RgY|  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 :'xZF2  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 (/Jy9=~  
D=Nt0y  
10. 优化@193nm结果 !I\eIV>0b  
Pa#Jwo  
 优化结果： S6\E  I5S  
 光栅高度：124.2nm X\w["!B  
 占空比：31.6% P.g./8N`z  
 Ex透过率：43.1% Mn3j6a  
 偏振度：50.0 OoRg:"9{#  
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。 mKyF<1,m  
J_j4Zb% K  
 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。 SUIu.4Mz  
 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。 ]Nw]po+  
 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。 #%8)'=1+4?  
MRZN4<}9  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 O2yD{i#l*#  
XiV K4sD8  
:7X{s4AU6  
 初始参数： LOu9#w"  
 光栅高度：80nm lqgR4
!  
 占空比：40% b|may/xWH  
 参数范围： !KT.p2\  
 光栅高度：50nm—150nm QFN9j  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) tUW^dGo.  
 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% nv7)X2jja  
h,-i\8gq  
 优化结果： keKsLrd  
 光栅高度：101.8nm gNZ"Kr o6  
 占空比：20.9% O'xp"e,  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） wuxOFlrg  
 偏振对比度：50.0 %KN2iNq  
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。 ]/3!t=La  
f_;tFP B  
12. 结论 m*h O@M  
^vv1cft  
 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) PI9aKNt  
 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 cVarvueS  
(如Downhill-Simplex-algorithm) (lq%4h  
 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。 W>c*\)Xk !  
__uk/2q  
V?>&9D"m  
QQ：2987619807 3h%Nd&_9