[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） Etn]e;z4  
2Ni2Gkf@  
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。 kw?RUt0-V  
}2JSa8  
1. 线栅偏振片的原理 h:j-Xd$H+  
K;S&91V)=  
2. 建模任务 @HaWd3  

p2w/jJMD  
!4-NbtT  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 PvKe|In(  
 偏振元件的重要特性： =d( 6 )  
 偏振对比度 Q/0;r{@Tq}  
 透射率 Y@;bA=Du}  
 效率一致性 [o>/2  
 线格结构的应用(金属) )lH?XpfTjm  
o$Hc5W([Z  
3. 建模任务： kA\;h|Y3  
42Ql^ka  
4. 建模任务：仿真参数 RC\TPG/8!  
ZtDHNL  
偏振片#1: {s_0[>  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 X9zTz2 Fy  
 高透过率(最大化) 'pZ~3q  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) ?Cmb3pX^\  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) y\)bx

mC  
偏振片#2: 7.akp  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 QAcvv 0Hv  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 /`2VJw  
 光栅周期：100nm :=*>:*.Kb  
 光栅材料：钨 9Q].cDe[  
[yjC@docH  
5. 偏振片特性 @WFjM  
`4Nc(aUr  
 偏振对比度：(要求至少50:1) [y>Q3UqN  
cCWOGd  
E2%7v  
$3"0w   
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) dv@6wp:  
/"Rh bE  
2c9@n9Vx3a  
v mw7H  
6. 二维光栅结构的建模 cS{l2}E  

(|O
;Ci  
nE::9Yh8z  
 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。 _v]I6<!5U  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 |oO0%#1H  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 Ya\G/R
 
t41\nTZr  
x-Xb4?{  
(;Lz`r'  
7. 偏振敏感光栅的分析 L{ .r8wSrI  

~oSLW
A9  
 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。 AGrGZ7p]  
 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) TSE(K
t  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 l\MiG Na  
8. 利用参数优化器进行优化 1mA)=hu  

o{>hOs &  

/?2yo{Fg  
 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。 ls#O0  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 u'?t'I  
 在该案例种，提出两个不同的目标： SHz& o[u  
 #1:最佳的优化函数@193nm 15nc  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 [-Q"A 6!Zd  
r@s, cCK9?  
9. 优化@193nm MZ0uc2L=  
<|.S~HLTQ  
 初始参数： ?9=yo5M}  
 光栅高度：80nm Nnv&~D>  
 占空比：40% :(I)+;M}P  
 参数范围： {n.g7S~  
 光栅高度：50nm—150nm 7B7I'{d  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致)
rr9HC]63  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 Q5ohaxjF  
%!YsSk,  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 Wy4v~]xd%  
 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。 HJ_xg6.x  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 73N%_8DH  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 7d'@Z2%J0  
|k?,4 Pk  
10. 优化@193nm结果 x-%nnC6e  
RZ?>>Ll6  
 优化结果： *%8,G'"r?  
 光栅高度：124.2nm (v(_XlMK  
 占空比：31.6% XUMCz7&j  
 Ex透过率：43.1% D8Ni=.ALL  
 偏振度：50.0 *OsXjL`f  
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。 qZ8lU   
.dM 0  
 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。 '@pav>UPD  
 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。 S"N@.n[  
 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。 Az0Yt31=  
r2U2pAy#  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 -AcQ_dS  
)[qY|yu  
dcXtT3,kpX  
 初始参数： guFR5>-L  
 光栅高度：80nm =E |[8 U)  
 占空比：40% N#ex2c  
 参数范围： z!RA=]3h  
 光栅高度：50nm—150nm Txp~&a03  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) Xwx;m/  
 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% Kz^aW  

w8@MUz}/#  
 优化结果： 39k P)cD  
 光栅高度：101.8nm #uey1I@"9  
 占空比：20.9% 0imz}Z]  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） L6Ynid.k  
 偏振对比度：50.0 UbMcXH8=F  
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。 '*)!&4f  
u# %7>=  
12. 结论 xnh%nv<v{  
y{jv-&!xB  
 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) #!,xjd  
 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 ?(g
kkYI  
(如Downhill-Simplex-algorithm) av`b8cGg  
 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。 qTffh{q V  
l(&CO<4q?  
L;BYPZR  
QQ：2987619807 w)!(@}vd