[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） JEHK:1^  
`C'}e  
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。 <]Y[XI(kr  
KXe ka  
1. 线栅偏振片的原理 ]^@0
+!  
\_ -DyD#3  
2. 建模任务 mo9$NGM&}  

RWikJ   
|s|/]aD}o  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 263*: Y  
 偏振元件的重要特性： ]u=Ca#!
'  
 偏振对比度 dS$ji#+d$  
 透射率 ./.=Rw  
 效率一致性 3;y_mg  
 线格结构的应用(金属) g1qi\axm  
Dh`=ydI5  
3. 建模任务： h{/ve`F>@  
}n95< {  
4. 建模任务：仿真参数 kfCKhx   
z!CD6W1n  
偏振片#1: 8c).8RLf  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 |<Bpv{]P  
 高透过率(最大化) U;gp)=JNT  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) fuyl/bx}  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) -eL'KO5'  
偏振片#2: mV zu~xym  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 D rTM$)  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 k1iLnza%  
 光栅周期：100nm t/ eo]  
 光栅材料：钨 ;+%Z@b%  
/q*KO\L  
5. 偏振片特性 ][t6VA  
PP-kz;|  
 偏振对比度：(要求至少50:1) ;[~^(. f  
iGa}3pF  
XnA6/^  
`,Z
b2"  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) (nz}J)T&  
CJA+v-  
.K7C-Xn=  
)* 3bkKVB  
6. 二维光栅结构的建模 yFO)<GLk  

b,Lw7MY}[  
(H-cDsh;c  
 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。 ue9h   
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 C8MWIX}  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 WRM$DA  
Ky6+~>  
2Oi'E  
M[z3 f  
7. 偏振敏感光栅的分析 ,D8&
q?a  

%,;gP.dh7  
 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。 1RA }aX  
 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) MCHOK=G  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 eP?~-#  
8. 利用参数优化器进行优化 R8uj3!3^  

Nm"<!a<F  

J{!'f| J  
 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。 ;q&0,B  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 x~Cz?ljbn  
 在该案例种，提出两个不同的目标： (HJ$lxk<2h  
 #1:最佳的优化函数@193nm :iEAUM  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 ',#  
.5z&CJDiIi  
9. 优化@193nm NQ{-&#@/v  
WP!il(Gr  
 初始参数： Iy.mVtcsZ  
 光栅高度：80nm ?V?<E=13  
 占空比：40% _T a}B4;  
 参数范围： ETg{yBsp  
 光栅高度：50nm—150nm b?>VPuyBb  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) j"0rkN3$J  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 H\d;QN9Q;  
M#T#:wf~  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 /]g>#J%b  
 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。 lfRH`u  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 i=V-@|Z  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 >'.[G:b  
dXDXRY.FMQ  
10. 优化@193nm结果 Q2FQhc@L(:  
G1TANy  
 优化结果： S<9gyW  
 光栅高度：124.2nm pSXEJ 2k  
 占空比：31.6% 'rvE  
 Ex透过率：43.1% #XfT1  
 偏振度：50.0 1[px`%DR~  
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。 n@_)fFD%  
xlk5Gob*  
 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。 K9^"NS3  
 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。 x?gQ\0S<  
 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。 cXMa\#P  
yduuFK  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 =~ '^;D  
py=i!vb&Z%  
0a@c/XGBp  
 初始参数： ,,7.=#  
 光栅高度：80nm ?o8a_9+  
 占空比：40% 1B(G]o_>!  
 参数范围： OFp#<o,p  
 光栅高度：50nm—150nm +~:x}QwGT  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) -GFwFkWm  
 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% q{[1fE"[K4  
g(1"GKg3K  
 优化结果： Vl-D<M+ih  
 光栅高度：101.8nm t={poQC~  
 占空比：20.9% u!M&;QL  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） JOPTc]  
 偏振对比度：50.0 }&C dsCM>2  
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。 ML"_CQlE7  
eXc[3ceUr  
12. 结论 M*v^N]>"G  
}tu4z+T2  
 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) s *K:IgJ/  
 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 .a5X*M]  
(如Downhill-Simplex-algorithm) ~R)1nN|  
 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。 p0   
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3  
DhHtz.6   
QQ：2987619807 2UQN*_