[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） s5/u>d  
CZ33|w  
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。 0Ra%>e(I^  
-1{f(/  
1. 线栅偏振片的原理 S;0z%$y  
n!-]f.=P  
2. 建模任务 N_^PoX935O  

G{.[o6>  
Iq?n*P$  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 R$ra=sL`  
 偏振元件的重要特性： hpc&s  
 偏振对比度 r.q*S4IS.m  
 透射率 q4ttmL8  
 效率一致性 ;Rlf[](iL  
 线格结构的应用(金属) (_%l[:o6  
^Gi7th,  
3. 建模任务： J!Q #x
s  
N~uc%wOA  
4. 建模任务：仿真参数 ;E_Go&Vd  
]]o?!NX
 
偏振片#1: p*j>s\  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 7W'&v+\  
 高透过率(最大化) &S=Qu?H  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) &MZ{B/;;H  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) )K8^}L,  
偏振片#2: 4_D *xW  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 hg%iv%1B'  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 l 88n*O  
 光栅周期：100nm ]=o1to-  
 光栅材料：钨 ;Fo7 -kK  
**$kWbS  
5. 偏振片特性 We++DWp  
!1ZItJ74#  
 偏振对比度：(要求至少50:1) H:EK&$sU  
6j
8\3H~  
R4X9g\KpAt  
#zv&h`gY  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) <:!E'WT#f  
b<!' WpY-  
=0L%<@yA  
<FX]n<  
6. 二维光栅结构的建模 G1-r$7\  

^OV!Q\j.q  
P*jiz@6  
 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。 d~MY z6"  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 ] g<$f#S  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 2ql)]Skg6  
4X",:B}  
tU$n3Bg  
,RDWx  
7. 偏振敏感光栅的分析 A;5_/ 2  

^rs{1S  
 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。 ZeY|JH1  
 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) E,F^!4 rJ$  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 MQDLC7Y.p5  
8. 利用参数优化器进行优化 qRgFVX+vc  

^I|i9MH  

EXF]y}n  
 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。 >0[:uu,'>  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 >Tjl?CS  
 在该案例种，提出两个不同的目标： C:t?HLY)fG  
 #1:最佳的优化函数@193nm }t"K(oamm  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 O8A(OfX  
KgbBa2@+  
9. 优化@193nm #'},/Lm@  
HL]J=Gh  
 初始参数： l]~9BPsR  
 光栅高度：80nm BeLqk3'/  
 占空比：40% B|V!=r1%  
 参数范围： 3M(*q4A$"  
 光栅高度：50nm—150nm j/Y]3RSMp  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ?w!8;xS8  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。
XZ{rKf2  
{qlcTc  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 t9MCT$U  
 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。 ?-%(K^y4r  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 ~QlF(@ue  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 {chZ&8)f  
%~k>$(u6  
10. 优化@193nm结果 2z"<m2a  
 @;KYvDY  
 优化结果： TQKcPVlE  
 光栅高度：124.2nm 2LR y/ah  
 占空比：31.6% fzw:[z:%  
 Ex透过率：43.1% QZG<sZ0"  
 偏振度：50.0 nSh~mP  
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。 !'rdHSy
 
qy.$5-e:[9  
 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。 %o4v} mzV  
 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。 Y>/_A%vQU  
 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。 o~e_M-
 
&
zB>  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 E:M,nSc)53  
<`"  
6M`gy|"(~  
 初始参数： rm ;U'&{  
 光栅高度：80nm j0X^,ot@m  
 占空比：40% tY]?2u%)  
 参数范围： n
*ShYsc  
 光栅高度：50nm—150nm uF|_6~g  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) V sx
I  
 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% 5,oLl {S'  
8f[ztT0`g  
 优化结果： XEbVsw  
 光栅高度：101.8nm QEbf]U=  
 占空比：20.9% mD.6cV  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） TfkGkVR  
 偏振对比度：50.0 OI6Mx$  
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。 (yi zM  
2Sa{=x N)  
12. 结论 ?D2a"a$^  
,j`48S@  
 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) Yq51+\d  
 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 +D4m@O  
(如Downhill-Simplex-algorithm) P (7Q8i'  
 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。 a%U#PF6   
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QQ：2987619807 ?B;7J7T