[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） LF\4>(C2g  
8PQKB*<dB"  
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。 `w@8i[2J  
.(T*mk*>  
1. 线栅偏振片的原理 BeAkG_uG  
&rY73qfP'  
2. 建模任务 N?]HWP^pg  

~(Wq 5<v  
kk6Af\NZ  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 r+6=b"  
 偏振元件的重要特性： 8KH|:>s=  
 偏振对比度 |KF_h^  
 透射率 Fk01j;k.H  
 效率一致性 @LQe[`  
 线格结构的应用(金属) '6Lw<#It  
9F[k;Uw  
3. 建模任务： koQ\]t'*As  
Li[ :L  
4. 建模任务：仿真参数 `ceetr=  
|Tn+Aq7  
偏振片#1: !Zf< j  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 xaQO=[  
 高透过率(最大化) wjLtLtK?  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) i8CO+Iv*{  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) 8t4o}3>  
偏振片#2: 3iKBVN  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 /_yJ;l/K  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 vumA W*  
 光栅周期：100nm $9LI v  
 光栅材料：钨 3[*E>:)qh  
;onhc*{lv  
5. 偏振片特性 Ct-^-XD  
-+9,RtHR7  
 偏振对比度：(要求至少50:1) >93I|C|  
(MfPu8j  
Yz6+ x]  
g9N_s,3jC  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) EZICH&_  
?]1_ 2\M  
s/' ]* n  
>M~wFs$~  
6. 二维光栅结构的建模 &w4~0J>v!  

)#|I(Gz ^  
t|/{oAj  
 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。 =a!w)z_rw  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 ?H7YmN  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 9Tju+KcK  
E@uxEF  
H Pvs~`>V  
'fIBJ3s[o  
7. 偏振敏感光栅的分析 g!<=NVhYt  

El9D1],  
 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。 2D`_!OG=  
 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) #`kLU:  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 MlbQLtw  
8. 利用参数优化器进行优化 o3=2`BvJ  

c-?2>%;(V  

qKL:#ny  
 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。 1$A7BP  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 |3ob1/)p0  
 在该案例种，提出两个不同的目标： CAs8=N#H%  
 #1:最佳的优化函数@193nm xna4W|-  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 g`N
J `  
hXF#KVqx  
9. 优化@193nm qj$6/V|D  
p`oSI}ZwB  
 初始参数：
f`^\v  
 光栅高度：80nm ?G|*=-8  
 占空比：40% c)5d-3"  
 参数范围： Z+3j>_Ss  
 光栅高度：50nm—150nm 295
U<  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) dE ,NG)MH  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 #YEOY#  
Uu}a! V  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 xD|/98  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 ;XUiV$  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 |mHxkd  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 M2{AaYgD  
|_ChK6Q?v  
10. 优化@193nm结果 -n>JlfCd2  
0q4E^}iR  
 优化结果： 62YT)/i3  
 光栅高度：124.2nm 1G6 %?Iph  
 占空比：31.6% X{-@3tG<r  
 Ex透过率：43.1% I7[F,xci  
 偏振度：50.0 r=S6yq}  
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。 .#BWu(EYV  
|^&j'k+A  
 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。 
z]\CI:  
 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。 ]
C
L9N  
 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。 ytsPk2@WR  
df'xx)kW  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 2{`[<w  
0P%,1M3d  
OS.oknzZZ  
 初始参数： [0lu&ak[&
 
 光栅高度：80nm udjahI<{  
 占空比：40% 0r|mg::'  
 参数范围： eG F{.]  
 光栅高度：50nm—150nm qRX:eo  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 8*-N@j8  
 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% sy s6 V?  
l7p*::(9  
 优化结果： 1vmK
d  
 光栅高度：101.8nm DXH"`1[-  
 占空比：20.9% :SUU)jLq  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） yn;sd+:z  
 偏振对比度：50.0 )]W|i9  
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。 \_#Z~I{  
Qgel^"t]i  
12. 结论 ^kF-mM=  
\i}:Vb(^  
 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) 0>aAI3E  
 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 <z2*T \B!8  
(如Downhill-Simplex-algorithm) |V>_l' /  
 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。 B(z?IW&  
LYV\|a{Y  
<O]
TM-h  
QQ：2987619807 a2vZ'