[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） 5MN8D COF  
P+s!|7'  
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。 J&M o%"[)  
K%a%a6k`  
1. 线栅偏振片的原理 F$ #U5}Q  
~rDZ?~%  
2. 建模任务 8vMG5
#U[  

|.F$G<  
=h0,?]z  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 n;@bLJ$W  
 偏振元件的重要特性： n\xX},  
 偏振对比度 Oy%''+g  
 透射率 $})g?Q  
 效率一致性 K? y[V1,  
 线格结构的应用(金属) mV
VD!  
~F4fFQ-yy  
3. 建模任务： /W>iJfx  
]L9s%]o  
4. 建模任务：仿真参数  f4Xk,1Is  
E^.nc~  
偏振片#1: 5Ow[~p"l<  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 tnPv70m  
 高透过率(最大化) J%x\=Sv  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) :c8&N-`  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) -=~| ."O  
偏振片#2: n/SwP  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 _a6[{_Pc  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 H@q?v+2  
 光栅周期：100nm Hea;?4Vg  
 光栅材料：钨 ^>jwh  
QR%mj*@Wle  
5. 偏振片特性 [R=yF ~-  
jz qyk^X  
 偏振对比度：(要求至少50:1) -I&m:A$4*  
Fs9I7~L3  
,Wk?I%>  
fh](K'P#^  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) 9~p[  
j`~Ms>  
wB!Nc Y\p  
nQ5n-A&["  
6. 二维光栅结构的建模 ^; )8VP6  

- `p4-J!Fy  
\l9qt5rS  
 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@mLu)  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 Qa-K$dm%  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 PE5R7)~A  
u*Pibgd<  
7ccO93Mz  
CF?1R  
7. 偏振敏感光栅的分析 YVHm{A1b0  

>`A9[`$n  
 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。 >zXsNeGQR  
 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)
whi`Z:~  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。
s'%R  
8. 利用参数优化器进行优化 LR".pH13  

 |8My42yf  

y:~ZLTAv  
 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。 ?4q4J8j  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 A Q'J9  
 在该案例种，提出两个不同的目标： Q9Kve3u-i  
 #1:最佳的优化函数@193nm }]lr>"~y}  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 {q`jDDM  
??M"6k  
9. 优化@193nm >[*8I\*@n  
Z0Vl+  
 初始参数： "1L$|  
 光栅高度：80nm W-?()dX{  
 占空比：40% 1~Oe=`{&  
 参数范围： q*_/to  
 光栅高度：50nm—150nm U%q7Ai7  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) eU".3`CtY  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 s$Z _48  
Xq_5Qv  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 "4riSxEyF  
 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(zj=7  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 PIu1+k.r?  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 S|
7!{}  
q7_ m&-0)  
10. 优化@193nm结果 a yCY~=i  
WST8SEzJ  
 优化结果： 6p?,(  
 光栅高度：124.2nm y9q8i(E0  
 占空比：31.6% >qS9PX  
 Ex透过率：43.1% mz,  
 偏振度：50.0 U+:m4a  
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。 *K|W /'_&  
*AO,
^R&e.  
 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。 2R;}y7{  
 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。 qf!p 9@4F[  
 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。 e1%/26\  
$8UUzk  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 $Tu61zq  
F`gi_;c  
vk77B(u  
 初始参数： H*ow\ Ct  
 光栅高度：80nm "D63I|O)  
 占空比：40% 7"sD5N/>uh  
 参数范围： fZ0M%f  
 光栅高度：50nm—150nm qU%/W|LY  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) =Xi07_8Ic<  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% -:|?h{q?u  
YB(Q\hT~\;  
 优化结果： B8": 2HrW$  
 光栅高度：101.8nm yE:+Lo`>  
 占空比：20.9% c3jx+Q  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） OGK}EI  
 偏振对比度：50.0 |bTPtrT8  
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。 lAb*fafQy  
w,#>G07D  
12. 结论 /N=b\-]  
\-h%O jf4  
 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) 8(pp2rlR  
 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 d,+Hd2o^X  
(如Downhill-Simplex-algorithm) }>>1<P<8-  
 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。 T|nDTezr  
U'H$`$Ov  
RRmz"j>  
QQ：2987619807 [@VP?74