[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） @O45s\4-*  
Dx <IS^>i  
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。 /#:RYM'Tu  
s=%HT
fw  
1. 线栅偏振片的原理 r`;C9#jZ  
e-e{-pB6  
2. 建模任务 Y43#];  

;~1r{kXxA"  
_O!D*=I  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 3LXpe8$lJ  
 偏振元件的重要特性： %x927I>  
 偏振对比度 g$ 2M|Q  
 透射率 6~!YEuA  
 效率一致性 L}21[ N~ky  
 线格结构的应用(金属) |wLQ)y*  
J,D{dYLDD  
3. 建模任务： 8uT6QCf  
v PGuEfz  
4. 建模任务：仿真参数 I!(
yU  
@[FFYVru  
偏振片#1: AN%.LK  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 e{}o:r  
 高透过率(最大化) L|Ydd!m  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) xaS  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) K%gFD?{^q  
偏振片#2: <+b:  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 X<QE]RZ  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 Kulg84<AwM  
 光栅周期：100nm eLTNnz  
 光栅材料：钨 <R(2 9QN  
Ck:J  
5. 偏振片特性 4bBxZY  
G6,8Xwk  
 偏振对比度：(要求至少50:1) Sy'>JHx  
L[bGO|O  
:L[6a>"neE  
cR&xl^BJ  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%)  %aKkk)s  
2o$8CR;  
z3C^L  
_+N^yw,r*  
6. 二维光栅结构的建模 XZInu5(  

UIl
_&|  
$Y`aS^IW  
 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。 IebS~N E  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 \zi3.;9|;  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 ptR  
vdm?d/0(^  
nIjQLx  
?6QJP|kE  
7. 偏振敏感光栅的分析 p*0Ve21i,  

?iX=2-  
 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。 h)rf6*hw  
 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) 8zC k9&  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。  J31M:<  
8. 利用参数优化器进行优化 9oP{Al  

DANSexW  

@vYmkF`  
 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。 ~ ZL`E  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 z#VpS=  
 在该案例种，提出两个不同的目标： wzPw;
xuG  
 #1:最佳的优化函数@193nm }4]<P  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 r^t{Ii~  
qffSq](D.  
9. 优化@193nm Zd U{`>v  
Mlw9#H6  
 初始参数： -1  
 光栅高度：80nm lK,=`x
e  
 占空比：40% {7Avba  
 参数范围： 1MI7l)D?  
 光栅高度：50nm—150nm ~H|LWCU)K8  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) .'b3iG&  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 (oitC
IV  
qH Ga  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 Ik5jwfz  
 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。 !mxh]x<e  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 H='9zqYZ<W  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 NhoS7 y(  
Bdq"6SK>  
10. 优化@193nm结果 gZ"{{#:}  
|5IY`;+9  
 优化结果： 6G<Hi"I  
 光栅高度：124.2nm l?JO8^Nn  
 占空比：31.6% cCh5Jl@Z  
 Ex透过率：43.1% @oz&  
 偏振度：50.0 sL7`=a.&T  
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。 UiK+c30FU  
*%N7QyO`I  
 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。 8q~FUJhU  
 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。 9O=05CQ  
 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。 RC8)f8n  
B)*#g  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 Q}Ze-JIL$  
^EUOmVN  
iVq#aXN  
 初始参数： wI@zPVY_i  
 光栅高度：80nm lpfwlB'~9  
 占空比：40% urT/+deR  
 参数范围： y#Mc4?  
 光栅高度：50nm—150nm ycrh5*g  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) K#l  -?  
 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% qD(fYOX{C  
[GR|$/(z=  
 优化结果：
qXrt0s[  
 光栅高度：101.8nm yfM>8"h@  
 占空比：20.9% vLv|SqD  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） -uv 9(r\P  
 偏振对比度：50.0 ~j/bCMEf!  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求，尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 u[V4OU}%  
"ibK1}-  
12. 结论 V17>j0Ev$W  
U{T[*s  
 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) :"M9*XeHO  
 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 bGZhUEq  
(如Downhill-Simplex-algorithm) D'7A2f  
 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。 ]> nPqL  
1
.Haf  
Zz"I.$$[M  
QQ：2987619807 ]$m#1Kj