[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） 
g5i#YW  
K/^ +eoW(  
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。 {6h|6.S2  
i\)3l%AK]T  
1. 线栅偏振片的原理 >)NQH9'1  
T?n-x?e  
2. 建模任务 mk%b9Ko<F  

VevNG*  
'f+NW&  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 ~M5:=zKQ  
 偏振元件的重要特性： *t(4 $  
 偏振对比度 _1aGtX|W  
 透射率 dQD$K|aUp  
 效率一致性 'Dath>Y=  
 线格结构的应用(金属) ='}
#`',  
$ KB  
3. 建模任务： aE)by-'  
?iv=53<c#  
4. 建模任务：仿真参数 io
.]'">  
H=p`T+  
偏振片#1: xr[Vp  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 [}-3PpF  
 高透过率(最大化) (u&`Ij9  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) d]SYP  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) _fn1)  
偏振片#2: Y.sz|u 1  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 E"qFXA>  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 8md*wEjk  
 光栅周期：100nm FOH@OY  
 光栅材料：钨 l+'F_a  
d(;4`kd*N  
5. 偏振片特性 gl8Ib<{  
<{Q'&T  
 偏振对比度：(要求至少50:1) I4=Xb^Ux  
`)Ky0&?  
$4m*kQ  
Zb_apjg[4  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) <+v{GF#R  
w5,Mb  
_mJG5(|  
D-&an@  
6. 二维光栅结构的建模 94/BG0  

3@<zg1.9-  
)OP){/   
 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。 :Ht;0|[H  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 r.yK,  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 h4)Bs\==mT  
@S^ASDuQU7  
/M=3X||  
`<frgXu64  
7. 偏振敏感光栅的分析 =(o']ZaaA  

8b(!k FxD  
 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。 >IfV\w32  
 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~e T  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 G~,:2 o3  
8. 利用参数优化器进行优化 6'vbT~S!  

[?0d~Q(R#  

0~Gle:  
 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。 5's~>up&  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 >jg0s)RA'  
 在该案例种，提出两个不同的目标： !&^gaUa{  
 #1:最佳的优化函数@193nm ;i<jhNA  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 kz}R[7  
7[pBUDA  
9. 优化@193nm ;C.S3}  
p@ NaD=9  
 初始参数： b KtD"JG\  
 光栅高度：80nm .a'f|c6  
 占空比：40% I\O\,yPhhP  
 参数范围： (Z]HX@"{J  
 光栅高度：50nm—150nm 8' DW#%  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) Mkxi~p%<r  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 I:98$r$  
$g0+,ll[6  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 KqY["5p  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 Fh$slow4!  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 KngTc(^_D  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 3?I;ovsM  
co8"sz0(U  
10. 优化@193nm结果
as yZe  
4<dcB@v  
 优化结果： I#F!N6;  
 光栅高度：124.2nm 'k0[rDFc#3  
 占空比：31.6% W !w,f;  
 Ex透过率：43.1% dP?Ge}  
 偏振度：50.0 Yy
AJ m^o  
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。 Fb`a~c~s  
x!LQxoNF  
 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。 )SF}2?7e  
 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。 d\{>TdyF  
 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。 .IBp\7W!?E  
Ysq'2  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 `]Fx.)C#  
&Mq~T_S  
#'D" 'B  
 初始参数： ajR%c2G;  
 光栅高度：80nm !* Ti}oIo&  
 占空比：40% zi R5:d3   
 参数范围： wI]"U2L5  
 光栅高度：50nm—150nm o1W:ox?kO  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) X+L) -d  
 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% DI
+]D~N  
L37Y+C//  
 优化结果： %VYAd)gC  
 光栅高度：101.8nm 1tTgP+  
 占空比：20.9% gb ^?l~SS  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） wO ?+Nh  
 偏振对比度：50.0 @SZM82qU2z  
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。 b2aF 'y/  
*f&EoUk}F  
12. 结论 p&+;w  
w
(kf  
 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) \drqG&wl  
 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 eP*lI<NQ1  
(如Downhill-Simplex-algorithm) p' M%XBu  
 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。 d ;vT ~;  
i1H\#;`$  
Eskb9^A  
QQ：2987619807 M@ed>.