[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） "4Wp>B  
rU2YMghE  
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。 xPn'yo  
Lk8W&|;0|  
1. 线栅偏振片的原理 hPEp0("  
YI? C-,  
2. 建模任务 R9|2&pfm(M  

2f}K#i8  
*'AS^2'  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 3& fIO  
 偏振元件的重要特性： {m*V/tX  
 偏振对比度  01UR  
 透射率 Npf7p  
 效率一致性 tehI!->l  
 线格结构的应用(金属) D~i@. k  
Wzf1-0t  
3. 建模任务： ~T p8>bmSR  
XeIUdg4>R  
4. 建模任务：仿真参数 6|"!sW`%N  
b[&,%Sm+6  
偏振片#1: U`8^N.Snrp  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 I]WeZ,E  
 高透过率(最大化) 7/U<\(V!g  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) N8MlT \+r  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) 3Q!J9t5dc  
偏振片#2: q|]0on~]  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 +{=_|3(  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 n.)[MC}  
 光栅周期：100nm /v;)H#;  
 光栅材料：钨 EZwdx  
-'p@ lk  
5. 偏振片特性 "o5gQTwb  
l:5CM[mZ  
 偏振对比度：(要求至少50:1) 0
57G;u/  
nTlv'_Y(  
u8k{N  
k,*#I<($  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) 5[j!\d}U  

0Z);.l^  
%&=(,;d  
mZ0oa-Iy  
6. 二维光栅结构的建模 ;MRC~F=  

pJ*#aH[ySP  
:?:j$ =nWN  
 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<J;S9u=  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 gt t
$O  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 N;`[R>Z~  
g0:4zeL  
!qw=I(  
ch,Zk )y:_  
7. 偏振敏感光栅的分析 :!iPn%  

?lwQne8/  
 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。 EDidg"0p  
 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) 3!oQmG_T  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 :@@A  
8. 利用参数优化器进行优化 va/4q+1GfH  

I\uB"Z{9  

)Y,?r[4{  
 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。 `2mbF^-4  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 3Llj_lf  
 在该案例种，提出两个不同的目标： [ls ?IFg  
 #1:最佳的优化函数@193nm )x:j5{>(  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 !{ESeBSCG  
C}P \kDM  
9. 优化@193nm sQw`U{JG  
ATmqq)\s  
 初始参数： AIxBZt7{b  
 光栅高度：80nm <sCq x/L  
 占空比：40% 7+!7]'V  
 参数范围： xE-c9AH  
 光栅高度：50nm—150nm ! 7*_
Z=  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) (jE:Q2"  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 ~!d)J  
+-!|%jG`%v  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 kdMS"iN8x  
 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。 BfE-s<  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 WKIiJ{@L  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 +l?ro[#6&.  
,f0g|5yDf  
10. 优化@193nm结果 \y )4`A  
oJJk  
 优化结果： (F '  
 光栅高度：124.2nm i`nw"8  
 占空比：31.6% Q%VR@[`\  
 Ex透过率：43.1% qddT9U|8~  
 偏振度：50.0 kq.h\[  
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。 ^\kHEM|5v  
-%V-'X5  
 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。 ^21f^>k(  
 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(zZqOed  
 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。 ODvpMt:+  
$~@096`QL<  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 e, 0I~:  
xOyL2  
@$yYljP  
 初始参数： $F()`L{Tj  
 光栅高度：80nm *n_4Rr  
 占空比：40% f uNXY-;  
 参数范围： $z,DcO.vz  
 光栅高度：50nm—150nm 27 TZ+?  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) <$6'Mzf  
 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% kBT}Siw  
A}Dpw[Q2@8  
 优化结果： ~rX6owBq  
 光栅高度：101.8nm J+NK+,_*M  
 占空比：20.9%

LqsJHG  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） ~d `4W<1a  
 偏振对比度：50.0 "3oU (RA  
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。 6Oba}`)q9  
yi;t  
12. 结论 LbbQ3$@WD  
i6:yNb ='  
 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) j"u)
/A8*  
 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 _O,ZeES  
(如Downhill-Simplex-algorithm) hsO.521g  
 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。 +mOtYfW  
<slq1  
JsEEAM:w  
QQ：2987619807 _1c_TMh}9