[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） `HuCT6O  
,/O[=9l36R  
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。 >q7BVF6V|  
`nO71mo  
1. 线栅偏振片的原理 e:AHVepj{  
,&4qgp{)  
2. 建模任务 Ix|~f1*%  

N0>0z]4;q  
}oJAB1'k  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 FWC5&
tM  
 偏振元件的重要特性： bJ_cId8+  
 偏振对比度 OTZ_c1
"K  
 透射率 |;A/|F0-e  
 效率一致性 Eq:2k)BE  
 线格结构的应用(金属) G4 G5PXi  
i!~'M;S  
3. 建模任务： )fdE6  
8z5# ]u;  
4. 建模任务：仿真参数 "g+z !4b#  
I\|N  
偏振片#1: W9oAjO NE  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 C!C|\$)-  
 高透过率(最大化) 1qi@uYDug  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) *4|Hqa  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) )~jqW=d 2  
偏振片#2: 71C42=AU  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 vB!|\eJ  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 hO[3Z^X  
 光栅周期：100nm !AJ]j|@VBd  
 光栅材料：钨  ,Yhw
pkL  
[\R>Xcu>  
5. 偏振片特性 wY"o`oZ  
dGwszziuK  
 偏振对比度：(要求至少50:1) @DC)]C2  
oVCmI"'  
UofTll)  
(Vg}Hh?p  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) (cv!Y=]  
6D;^uM2N  
s=Q(C[%I  
@ \2#Dpr  
6. 二维光栅结构的建模 8dK0o>|}  

*^ \FIUd  
 uIMe  
 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。 S'B6jJK2x  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 hY<{t.ws  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 x|eeRf|  
X5g[ :QKP7  
BKU'`5`  
d77r9  
7. 偏振敏感光栅的分析 ,)~E
>[=+  

7m5Co>NkuK  
 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。 {F|48P;J  
 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) _x1EZ&dh  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 bXM/2Z?6  
8. 利用参数优化器进行优化 G[idN3+#  

R|!B,b(  

+Zk,2ri  
 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。 ZkB3[$4C=5  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 w?csV8ot  
 在该案例种，提出两个不同的目标： !.fw,!}hOD  
 #1:最佳的优化函数@193nm NHX>2-b  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 ;K:8#XuV  
> 8]j   
9. 优化@193nm #f'DEo<b  
/&ygiH{^  
 初始参数： /48 =UK  
 光栅高度：80nm #p y
im_  
 占空比：40% AH{^spD{7,  
 参数范围： _|isa]u\z  
 光栅高度：50nm—150nm n"aCt%v  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) EEf ]u7  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 hv)7H)|l~]  
Qu{cB^Ga*  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 N b3$4(F  
 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。 7y*ZXT]f  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 CBD_
a#K{  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 ;7
G_f  
L*]E`Xxd9  
10. 优化@193nm结果 SlT*C6f  
1(`M~vFDK  
 优化结果： g{pQ4jKF  
 光栅高度：124.2nm r>qA $zD^  
 占空比：31.6% ipKG!  
 Ex透过率：43.1% #GqTqHNE<  
 偏振度：50.0 JE%A|R<Jl  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 |LYKc.xo  
Ae|P"^kZ  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 dU;upS_-  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 RSWcaATZN  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 fU*C/ d3  
M$CVQ>op:  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 `n-vjjG%#  
+?N}Y{Y&  
)}X5u%woV  
 初始参数： IKf`[_,t]  
 光栅高度：80nm rH}fLu8,;Q  
 占空比：40% MguL$W&l  
 参数范围： {tzxA_  
 光栅高度：50nm—150nm Mz|L-62  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) <]#o*_aFP  
 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% x%XT2+  
3;BvnD7  
 优化结果： I5pp "*u  
 光栅高度：101.8nm ]O@"\_}  
 占空比：20.9% =l|>.\-  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） g{DFS[h  
 偏振对比度：50.0 [n:PNB  
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。 F RH&B5w  
SgSk!lj  
12. 结论 $Qq_qTJu?G  
e(\Q)re5Q  
 应用的偏振分析器可以评价偏振光栅与波长和角度的关系。(同样适用于极紫外光谱范围) F_PTMl=Q|J  
 VirtualLab参数优化工具箱提供了不同的优化方式，用以改善提高光学元件的性能 #Go(tS~o  
(如Downhill-Simplex-algorithm) k&DGJ5m$.  
 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。 0(TvQ{  
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QQ：2987619807 G `Izf1B`I