[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） jLG Q^v"  
Gg=Y}S7:  
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。 %gE*x #  
z<9wh2*M  
1. 线栅偏振片的原理 &!5S'J%  
i@p0Jnh|  
2. 建模任务 \_J;i[
  

)4BLm  
'6zD`Q  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 ^
6(Nu|6\@  
 偏振元件的重要特性： of k@.TmO  
 偏振对比度 &;]KntxB  
 透射率 SV0h'd(b  
 效率一致性 w5uOkz #  
 线格结构的应用(金属) RO+N>Wkt  
J}'a|a@bk  
3. 建模任务： a08`h.dyN  
zLda&#+  
4. 建模任务：仿真参数 ic(`Ev  
;Wu6f"+Y#  
偏振片#1: 7dbGUbT  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 !m<v@SmL\  
 高透过率(最大化) ~ '/Yp8(  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) Oq3]ZUVa  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) 
51&K  
偏振片#2: 14 Toi  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 >q7/zl  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 qzt.k^'-^  
 光栅周期：100nm 84eqT[I'  
 光栅材料：钨 [DzZ:8  
u?B9zt%$-m  
5. 偏振片特性 +<1MY'>y  
1ms(03dp  
 偏振对比度：(要求至少50:1) z[~ph/
^  
|)}&:xA%  
%!r@l7<  
vle`#c.  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) |s$w i>7l  
rCp'O\@S  
X&14;lu%p  
8.m9 =+)8  
6. 二维光栅结构的建模 $WS?/H0C  

ZGZ1Q/WH  
R Q2DTQ-$  
 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。 ]oIP;J:&  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 l}M
Vk%[  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 I->BDNk  
*'ffMnSZ  
VY|'7in"M  
ZD;1{  
7. 偏振敏感光栅的分析 ly~tB LH}  

)j/b`V6  
 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.Xhi+  
 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) VkJBqRzBOa  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 u]uZc~T  
8. 利用参数优化器进行优化 ews{0  

V+Y;  

J[7Sf^r  
 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。 ,?/AIL]_  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 .TpM3b#r  
 在该案例种，提出两个不同的目标： e[l#r>NT  
 #1:最佳的优化函数@193nm uoi~JF  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 >,}SP;  
' |Ia-RbX  
9. 优化@193nm 8qF OO3c\V  
5|_El/G  
 初始参数： :F`-<x/  
 光栅高度：80nm tx_h1[qi  
 占空比：40% s9F{UN3  
 参数范围： #L`'<ge'g*  
 光栅高度：50nm—150nm $;VY`n  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) .hVB)@/  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 e.VR9O]G  
i!u:]14>  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 6O\a\z  
 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。 Of.%rpgy  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 uG,*m'x']  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 -?vII~a9y  
+Jw+rjnP  
10. 优化@193nm结果 q)Qg'l^f  
;%B:1Z  
 优化结果： ZZ2vdy38  
 光栅高度：124.2nm 2qpUUo f  
 占空比：31.6% )PCh;P0C  
 Ex透过率：43.1% 7v]9) W=y  
 偏振度：50.0 Q nmv?YXS  
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。 zr@HYl  
A3eus
 
 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。 #fT<]j(
 
 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。 F~;UD<<"H  
 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。 9:JQ*O$  
:J;&Z{  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 LVe[N-K  
JDP/vNq  
6xiCTs0@  
 初始参数： D*}_

L   
 光栅高度：80nm ;GV~MH-F  
 占空比：40% /7LAd_P6  
 参数范围： Y>Ju$i  
 光栅高度：50nm—150nm ,%d?gi"&  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) [DD#YL\P  
 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% vR*p1Kq:  
6Ij'z9nJw  
 优化结果： ;/ASl<t,  
 光栅高度：101.8nm EZJ[+ -Q;  
 占空比：20.9% V(
wANvH  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） p-f"4vH  
 偏振对比度：50.0 "1z#6vw5a  
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。 T )!kJ;vc  
%_. fEFy07  
12. 结论 nA#N,^Rr  
 RxO!
h8  
 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) 7u<C&Z/  
 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 oef]  
(如Downhill-Simplex-algorithm) RN"Ur'+  
 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。 {66P-4Ev(  
e N^6gub  
Ef\&3TcQ  
QQ：2987619807 ^SWV!rrg