[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） IN2FO/Y@  
C^vB&3ghi  
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。 Y{~[N yE  
6BT o%  
1. 线栅偏振片的原理 (dl7+  
=1' / ?  
2. 建模任务 [43:E*\$  

sYlA{Z"  
k`H#u,&  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 Zi$v-b*<  
 偏振元件的重要特性： U2 0@B`<  
 偏振对比度 +c@s  
 透射率 uH'n.d"WG  
 效率一致性 V> K sbPqR  
 线格结构的应用(金属) =m{]Xep   
8P8@i+[]W  
3. 建模任务： w-9FF%@<  
=<nx[J  
4. 建模任务：仿真参数 ~4HS 2\  
u;$g13  
偏振片#1: WVPnyVDc  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 4N&4TUIM  
 高透过率(最大化) + k1|+zzS  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) rv/O^aL`Y  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) tz{W69k+  
偏振片#2:
tE"aNA#=  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 1an?/j,  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 . e' vc  
 光栅周期：100nm {<XPE:1>Y  
 光栅材料：钨 &m
@~R|  
+r0ItqkM  
5. 偏振片特性 3\J-=U  
x[]}Jf{t  
 偏振对比度：(要求至少50:1) $GI2rzh  
sB|>\O#-
 
t;ZA}>/  
*uJcB|KX  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) o#wDA0T  
%au2kG,  
6|q\ M  
u(W
%snl  
6. 二维光栅结构的建模 O
y>u/g~  

}:NE  
m:EO}ws=  
 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。 yQ5F'.m9e  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 * !4r}h`  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 <w@ziUr  
di^E8egR$  

H^UuT  
e!_+Ty
I  
7. 偏振敏感光栅的分析 ~";GH20  

G$b*N4
yR  
 可通过“偏振分析器”对偏振敏感光栅进行分析，该工具是VirtualLab光栅工具箱的一部分。 Gn}G$uk61  
 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) ^HpUbZpat)  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 {9(#X]'  
8. 利用参数优化器进行优化 pwq a/Yi  

@=@7Uu-  

<5oG[1j  
 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[d+lq#p  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 ]w2nVC3  
 在该案例种，提出两个不同的目标： >fCz,.L  
 #1:最佳的优化函数@193nm N_AAhD  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 AcF6p)@_  
ivy+e-)  
9. 优化@193nm 
83rtQ;L  
E+>$@STv#  
 初始参数： "u#T0  
 光栅高度：80nm 9 gt$z}oU  
 占空比：40% N_#QS}H  
 参数范围： mIJYe&t7)  
 光栅高度：50nm—150nm .Sz<%d7XIQ  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 3ya_47D  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 Q>`|{m  
@.JhL[f  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 ,yZvT7  
 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。 :nk$?5ib  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 3v oas  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。
Kwc~\k  
V\C$/8v  
10. 优化@193nm结果 e!+_U C  
_*(n2'2B  
 优化结果： x>Hg.%/c[  
 光栅高度：124.2nm t)O8O
N  
 占空比：31.6% 5.1 c#rL  
 Ex透过率：43.1% l!6^xMhYk  
 偏振度：50.0 F\
Qukn
 
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。 Re`'dde=  
e.8(tEqZ1  
 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。 :fxG]uf-
P  
 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。 o
;d><  
 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。 fu}ZOPu  
&W'X3!Te  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 ;@I4[4ph}  
:$=r^LSH  
 X`REhvT  
 初始参数： u0Nag=cU  
 光栅高度：80nm 
5]c'n  
 占空比：40% Sqt'}  
 参数范围： Q db~I#}m'  
 光栅高度：50nm—150nm 7'pmW,;  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) x/Nh9hh"  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% ]\fXy?2  
C`p)S`d  
 优化结果： 8$c_M   
 光栅高度：101.8nm zvzS$Gpe  
 占空比：20.9% -AJ$-y  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） Rh=,]Y  
 偏振对比度：50.0 .Mn+Bd4f  
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。 I04GQql  
1c$<z
~  
12. 结论 ZQ&A'(tt4  
G`a,(<kT;  
 应用的偏振分析器可以评价偏振光栅与波长和角度的关系。(同样适用于极紫外光谱范围) @Lp;p$G`  
 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 Aqc Cb[1r  
(如Downhill-Simplex-algorithm) gK`o;` ^  
 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。 4 ^=qc99  
FN25,Q8:*I  
h1y6`m9  
QQ：2987619807 9PU9BYBG