[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） !f\?c7  
[;?"R-V"z  
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。 ha|@ Xp  
egI{!bZg'\  
1. 线栅偏振片的原理 :F7k
{~  
C#Hcv*D  
2. 建模任务 @PPR$4  

7_Ba3+9jpa  
U#;51_  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 y@o9~?M  
 偏振元件的重要特性： W!/vm  
 偏振对比度 ~LawF_]6  
 透射率 }rzdm9  
 效率一致性 p-5Pas  
 线格结构的应用(金属) FOCoiocPi  
GA|/7[I}  
3. 建模任务： /[a|DUoHO  
${hyNt  
4. 建模任务：仿真参数 VLcyPM@"Q!  
6IEUJ
-M Z  
偏振片#1: 7fTxGm  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 n$.1Wk"  
 高透过率(最大化) mi7sBA9L8  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) ^Sy^+=wK3  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) C(-[ Y!  
偏振片#2: 5oz>1  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 44|deE3Z  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 5ZnSA9?  
 光栅周期：100nm B/jrYT$;m  
 光栅材料：钨 94Xjz(  
2Sge  
5. 偏振片特性 f%2%T'Q  
%6AYCN?Ih  
 偏振对比度：(要求至少50:1) [J~aAB  
C/F@ ]_y  
W`#gpi)7N  
QTVa  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) /^w"' '  
$"Afy)Ir  
SK's!m:r=  
Q>kiVvc  
6. 二维光栅结构的建模 qh%i5Mu  

hzaU8kb  
F?7u~b|@{  
 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。 /sy-;JDnsu  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 Ll,I-BQ9  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 X$/E>I  
Q}=fVY  
x'@W=P 7   
!?jK1{E3  
7. 偏振敏感光栅的分析 J;S-+  

]de\i=
?|  
 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。 $u:<x
  
 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) O{~KR/  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 A*hZv|$0  
8. 利用参数优化器进行优化 vruD U#  

\H^;'agA  

$Jcq7E~  
 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。 \fTTkpM  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 6VC-KY  
 在该案例种，提出两个不同的目标：
*\D}eBd|  
 #1:最佳的优化函数@193nm C?/r;  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 {t&*>ma6)  
byafb+x  
9. 优化@193nm >E,Q  
f_rp<R>Uu  
 初始参数： "rsSW3_  
 光栅高度：80nm xpAok]  
 占空比：40% M;qBDT~)  
 参数范围： K!p,x;YX  
 光栅高度：50nm—150nm ^_sQG  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) NddO*`8+)  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 Y17hOKc`  
_C20 +PMO  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 mg`j[<wp  
 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。 ~T%Ui#Gc  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 E:)Cp  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 G{+2xN a(  
w-ALCh8o
 
10. 优化@193nm结果 L/yaVU{aEb  
Hs$'0:  
 优化结果： 4^[ /=J}  
 光栅高度：124.2nm BKay*!'PX  
 占空比：31.6% W!91tzs:  
 Ex透过率：43.1% [X<Pk  
 偏振度：50.0 \^0!|  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 QjJfE<h  
0\Y1}C  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 nM8[  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 s9i|mVtm8  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 ;}K62LSR  
a~opE!|m  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 N'QqJe7Z  
,5{$+  
\x(^]/@  
 初始参数： s7l23*Czl  
 光栅高度：80nm 'OD)v  
 占空比：40% /OG zt  
 参数范围： gfN2/TDC]P  
 光栅高度：50nm—150nm t"|DWC*  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 45<y{8  
 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% w"~<h;  
k"0;D-lTZ>  
 优化结果： =ewyQ  
 光栅高度：101.8nm Juu+vMn1  
 占空比：20.9% moZm0`WR  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） Bd# TUy  
 偏振对比度：50.0 "(f`U.  
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。 Da_()e[9p  
/8c&Axuv  
12. 结论 X{\jK]O  
QIK 9  
 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) G\kpUdj}  
 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 `*_CElpP"  
(如Downhill-Simplex-algorithm) <#*.}w~  
 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。 sJU`u'w  
z:}nBCmLV  
d:rGyA]  
QQ：2987619807 WbcS: !0