[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） Q7s@,c!m_  
^dQ{vL@9b9  
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。 Gnkar[oa&  
Kw -SOFE  
1. 线栅偏振片的原理 wX,V:QE  
%=aKW[uq]  
2. 建模任务 xe`^)2z  

jm^.E\_  
Ww7Ya]b.k  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 1 R5pf  
 偏振元件的重要特性： " 9Gn/-V>  
 偏振对比度 H71sxek3  
 透射率 AcH-TIgM/  
 效率一致性 *T5;dh (  
 线格结构的应用(金属) fj_23{,/"g  
CXlbtpK2k  
3. 建模任务： pO`KtagL  
b^1QyX^?:  
4. 建模任务：仿真参数 O `}EiyV  
ScPVjqG2{  
偏振片#1: #oUNF0L@6  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 2{OR#v~  
 高透过率(最大化) %Y^J''  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) `Fy-"Uf  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) CKsV
s.:u  
偏振片#2: ,erw(7}'.  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 )Z}Ah
X  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 ,lyW'<~gA  
 光栅周期：100nm `9~ %6N?7#  
 光栅材料：钨 .w2ID  
8Lo#{`  
5. 偏振片特性 {0zn~+  
4.RQ3SoDa  
 偏振对比度：(要求至少50:1) f-b],YE  
!gsvF\XDM  
xUo6~9s7  
Or
Y[  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) 5(1:^:LGK  
a)qan  
ks'>?Dw  
7u):J  
6. 二维光栅结构的建模 D Ez,u^  

iGN\ >m}  
HgI!q<)  
 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。 >| R'dF}  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 YGp+[|'  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 \;LDE`Q_x  
9Em#Ela  
K1B9t{T  
o2 14V\  
7. 偏振敏感光栅的分析 |c_qq Bd  

{T){!UVp!  
 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。 / HTY>b  
 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) 2-&EkF4p'  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 `8:0x?X  
8. 利用参数优化器进行优化 v3tJtb^'!  

?6#won  

Gr"CHz/  
 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。 D
#ddx  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。

\mqx '  
 在该案例种，提出两个不同的目标： N.F5)04  
 #1:最佳的优化函数@193nm }pc9uvmIJ  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 P]E-Wp'p  
6SSDc/  
9. 优化@193nm yU?j
mJ  
!3ggQG!e  
 初始参数： JzHG5nmB  
 光栅高度：80nm \bA Yic  
 占空比：40% `?Rq44=  
 参数范围： (~T*yH ~  
 光栅高度：50nm—150nm t^t% >9o  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 4E'9;tA3l  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 s='+[*&&  
I`>U#x*  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 @NHh-&;w  
 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。 {7o#Ve  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 2hE(h  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 En5oi
 
'6
KvB  
10. 优化@193nm结果 xo:kT)  
>4 OXG7.&f  
 优化结果： CSk]c9=  
 光栅高度：124.2nm [U\?+@E*  
 占空比：31.6% N^^0j,  
 Ex透过率：43.1% #cbgp;,M{I  
 偏振度：50.0 Zed
Fhm  
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。 ^5mc$~1`  
8;PkuJR_]  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 ,Q`qnn&  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 Bq0 \T 0,  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 UZZJtQt  
s-i|P  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 \-<BUG]=  
%H{p&ms  
t [QD#;  
 初始参数： {(73*-~$  
 光栅高度：80nm
R1jl<=  
 占空比：40% GQ_KYS{  
 参数范围： ;*K4{wvG  
 光栅高度：50nm—150nm  ;C]Ufk  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) Tc2.ciU  
 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% QFh1sb)]d)  

f60w%  
 优化结果： I[Ra0Q>([k  
 光栅高度：101.8nm 5&Oc`5QD  
 占空比：20.9% :yay:3qv  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） :t?B)  
 偏振对比度：50.0 GAGS-G#  
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。 +2uSMr  
3"fDFR  
12. 结论 !iXRt")  
3f;=#|l  
 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) 3;nOm =I  
 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 -@TY8#O#-  
(如Downhill-Simplex-algorithm) 9+.wj/75  
 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。 yTm \OUD  
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QQ：2987619807 jnH\}IB