[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） @6u/)>rI  
4aW@c<-r?  
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。 .3!Wr*o  
60D36b(  
1. 线栅偏振片的原理 TP }a9-9?  
36d nS>4  
2. 建模任务 &|yLTx  

_|k$[^ln^  
] V D  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 .;#T<S"  
 偏振元件的重要特性： \kADh?phV  
 偏振对比度 TpjiKM  
 透射率 Z6!
Up1  
 效率一致性 Z!p\=M,%  
 线格结构的应用(金属) wxN)dB  
"oP^2|${  
3. 建模任务： tbrU>KCBD  
j=\h|^gA  
4. 建模任务：仿真参数 N0`
9/lr|  
J-W9Bamx  
偏振片#1: 1.hWgWDP  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 @gUp9ZwtH  
 高透过率(最大化) m</m9h8  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) {U4!sJSl1  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) b3(*/KgK  
偏振片#2: )"?4d[ 5  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 X/_I2X  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 xR7ZqTcw  
 光栅周期：100nm [W[{ 4 Xu  
 光栅材料：钨 <-lM9}vd  
)^(*B6;z5  
5. 偏振片特性 Sp`l>BL  
iP:i6U]  
 偏振对比度：(要求至少50:1) SZ` 7t=I2  
$l.*;h*  
$8EEtr,!  
dFg>uo  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) 0G%9 @^B  
C@M-_Ud>Q  
V&Y`?Edc  
"ra$x2|=}  
6. 二维光栅结构的建模 >e]g T  

-V$|t<  
UQVL)-Z  
 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。 Ee>VA_ss  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 H MOIUd  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 [4KQcmJc#  

b?wrOS  
lg%fjBY  
kHM Jh~  
7. 偏振敏感光栅的分析 kG^76dAQL  

q^X7x_  
 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。 GwWK'F'2  
 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) X><C#G  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 0KA*6]h t  
8. 利用参数优化器进行优化 s 6Wp"V(  

MT6p@b5  

"8za'@D"f  
 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。 .1QGNW  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 iFIGJS  
 在该案例种，提出两个不同的目标： Iu'9yb  
 #1:最佳的优化函数@193nm Y,L`WeQY.  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 uWS]l[Ga  
sG g458  
9. 优化@193nm ;
`AB-  
?G{0{c2  
 初始参数： H4M=&"ll}  
 光栅高度：80nm s.1F=u9a  
 占空比：40% Y;w|Fvjj+  
 参数范围： kUBE+a6#  
 光栅高度：50nm—150nm l5z//E}W  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) RhYe=Qh4{p  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 *tjaac;z<J  
+%5L2/n7  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 QE 4  
 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。 0nc(2Bi  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 E|pT6  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 T!/o^0w  
lKbWQ>  
10. 优化@193nm结果 VuLb9Kn  
QO@86{u#Y  
 优化结果： 7cc^
n\c?Y  
 光栅高度：124.2nm rgy I:
F.  
 占空比：31.6% Y e0,0Fpw  
 Ex透过率：43.1% lpi"@3  
 偏振度：50.0 YS3~sA  
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。 S5>s&  
v^A+LZ*d  
 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。 (bm^R-SbB  
 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。 @$slGY  
 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。 $S>'0mL  
9J:|"@)N  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 dv+Gv7&2/  
D:`Q\za  
t 7Y*/v&P(  
 初始参数： |bk9<i ?  
 光栅高度：80nm `2>p#`  
 占空比：40% !7t&d  
 参数范围： w!lk&7Q7Z  
 光栅高度：50nm—150nm "#)|WVa=BM  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) Dgz,Uad8f  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% l
a;*>  
jCY
~Wc  
 优化结果： y;o - @]  
 光栅高度：101.8nm e5mu-  
 占空比：20.9% !'_7MM  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） si&du  
 偏振对比度：50.0 =A!oLe$%  
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。 A%#M#hD/  
'VVU-)(8  
12. 结论 
GR|\OJ<2  
B/X$ZQ0  
 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) $SQ$2\iC  
 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 b}TvQ+W]2  
(如Downhill-Simplex-algorithm) !-MY<'  
 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。 )\yK61aX  
;gBR~W  
a!R*O3  
QQ：2987619807 s AFn.W