[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） WRh5v8Wz0  
h)KHc/S  
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。 QQ*
sjK.(  
{%V(Dd[B6  
1. 线栅偏振片的原理 RJrz ~,}  
z;c>Q\Q  
2. 建模任务 1Ms[$$b$  

bjZJP\6  
p8rh`7  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 Wv;0PhF  
 偏振元件的重要特性： a~$XD(w^  
 偏振对比度 Pf*6/7S:  
 透射率 D tsZP (  
 效率一致性 (!~cOx   
 线格结构的应用(金属) &OMlW_FHR  
Wh[QR-7Ew  
3. 建模任务： NVyBEAoh  
@CMI$}!{V  
4. 建模任务：仿真参数 +>ju,;4WK  
#lYyL`B+~  
偏振片#1: $%<{zWQm  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 L
kt4F  
 高透过率(最大化) t*{L[c9.Uq  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) %pC<T*f  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) wq)*bIv  
偏振片#2: 9^gYy&+>6]  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 pwFp<O"  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 <I+kB^Er  
 光栅周期：100nm ({
f}Z-%  
 光栅材料：钨 _jWs(OmJ  
mw@Pl\=  
5. 偏振片特性 6FUW^dt  
]?9*Vr:P^  
 偏振对比度：(要求至少50:1) !8{VLg  
5{c;I<0  
cc@W 6W  
-<W?it?D  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) TCr4-"`r-{  
T(J'p4  
Ln"wjO,  
EX8JlA\-W  
6. 二维光栅结构的建模 AIF?>wgq  

wQ_4_W  
mH o#"tc  
 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。 C{exvLQ  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 8-Abg:)  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 >O'\ jp}$l  
L%'J]HL-  
P/%7kD@5;  
*PJH&
g#Ge  
7. 偏振敏感光栅的分析 uP~,]ci7  

/{T&l*'  
 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。 O-?rFNavxp  
 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) \PrJy6&  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 u]^s2v  
8. 利用参数优化器进行优化 5ggyk0  

ZmA}i`  

rRTKF0+  
 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。 ``MO5${  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 f:o.[4p2  
 在该案例种，提出两个不同的目标： y>o:5':;'  
 #1:最佳的优化函数@193nm B#K gU&Loo  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 (i "TF2U,<  
m+QS -woHn  
9. 优化@193nm c_/BS n  
Y}~sTuWU  
 初始参数： u
Ie^Me  
 光栅高度：80nm _O`prX.:B0  
 占空比：40% <)qa{,GX\  
 参数范围： )nUdU = m  
 光栅高度：50nm—150nm r!r08yf  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) HqGI.  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 l*CulVX  
OC! {8MR  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 vYg
Ju-Sl  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 U[]yN.J  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 92TuuN#{  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 wL;OQhI  
@iz Onc:  
10. 优化@193nm结果 Agcss20
.  
"~r<ZG  
 优化结果： O,$*`RZpx  
 光栅高度：124.2nm Q2CGC+   
 占空比：31.6% &4Z8df!  
 Ex透过率：43.1% l\_!oa~  
 偏振度：50.0 x{H+fq,M  
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。 g=:o'W$@  
x[A|@\Z  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 u`ir(JIj]  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 ~d*Q{v~3  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 [^"}jbn/  
{_7hX`p  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 0\mf1{$"!7  
g *5_m(H  
FB k7Cn!  
 初始参数： VL#:oyWA  
 光栅高度：80nm HT7,B(.}  
 占空比：40% !t%1G.  
 参数范围： f6r!3y  
 光栅高度：50nm—150nm L15)+^4n  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) `E~"T0RX  
 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% .ATpwFal  
Z~:)hwF  
 优化结果： }B%9cc  
 光栅高度：101.8nm oc?|"  
 占空比：20.9% =svFw&q"  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） 9KK^1<46c  
 偏振对比度：50.0 |s/)lA:9  
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。 FQek+[ox  
|AvPg  
12. 结论 6AIq
oX*p  
&Wy>t8DIK  
 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) R3g)LnN  
 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 =Ti!9_~  
(如Downhill-Simplex-algorithm) 2)BO@]n  
 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。 $uLTYu  
gX"  
8Hq4
ppC  
QQ：2987619807 KKwM\