[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） \Gm
-MpW  
i,V;xB2  
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。 EM7+VO(  
Q6o(']0  
1. 线栅偏振片的原理 E^GHVt/.  
>@WX>0`ht  
2. 建模任务 fP3_d  

<9=9b_z  
O\K_q7iO6  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 _|72r}j  
 偏振元件的重要特性： i{!
T&8  
 偏振对比度 ^mAYBOE  
 透射率 O8|5KpXd@  
 效率一致性 nd;fy$<J\  
 线格结构的应用(金属) ug{R 3SS  
{k4CEt;  
3. 建模任务： L,d LE
-L  
k5kdCC0FCk  
4. 建模任务：仿真参数 *A}cL  
{_(\`>  
偏振片#1: v7%X@j]ji  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 b
}T6v  
 高透过率(最大化)  tvXW  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) T!wo2EzE  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) UgWs{y2SE.  
偏振片#2: eI1GXQ%  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 HTe<x  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 h' !imQ  
 光栅周期：100nm )CX4kPj  
 光栅材料：钨 k
{gLMl  
_k^0m
 
5. 偏振片特性 [4fU+D2\d  
yq+!czlZ  
 偏振对比度：(要求至少50:1) X1ZgSs+i  
+A~\tK{  
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Y1[,  
jBaB@LO9G  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) 2F%W8Y3  
So
ie^$ Y  
{lth+{&L#  
DzQ1%!  
6. 二维光栅结构的建模 ~&\ f|%  

T#pk]c6Q  
7iJ&6=/  
 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。 JQ:Ri  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 AmwWH7,g  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 <p;k)S2J  
Hi_G  
'qdPw%d  
K[chjp!$l  
7. 偏振敏感光栅的分析 ogFKUD*h&>  

uxg9yp@|  
 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。 M MzGd:0b  
 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) 2oJb)CB  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 Mg#j3W}]  
8. 利用参数优化器进行优化 yqSs,vz  

GE|+fYVM-$  

gX{
loG  
 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。 6Es? MW=  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 9 2MTX Osp  
 在该案例种，提出两个不同的目标： `nUO l  
 #1:最佳的优化函数@193nm [
![%9'+P  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 Th`skK&U  
x.1-)\  
9. 优化@193nm Og;-B0,A  
+.y .Mp  
 初始参数： RtG}h[k/X  
 光栅高度：80nm ?^:h\C^
a"  
 占空比：40% vpPl$ga5bY  
 参数范围： KYJjwXT28W  
 光栅高度：50nm—150nm gPC*b+  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) n;R#,!<P  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 \:> Wpqw  
I ];M7  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 Y32O-I!9u  
 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。 [P|[vWO  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 PX|=(:(k  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 ( 6(x'ByT  
OL7_'2_z.  
10. 优化@193nm结果 5 ,0d  
+.RKi!  
 优化结果： _md=Q$9!m  
 光栅高度：124.2nm PNW \*;j  
 占空比：31.6%
b]E|*  
 Ex透过率：43.1% +7Kyyu)y@  
 偏振度：50.0 Hn,:`mj4-6  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 k7tYa;C  
T^Ab!O  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。
,2oF:H  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 bYe;b><G  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 BF{w)=@/'  
)hwV`2>l  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 D .vw8H3  
[nxE)D  
@eqeN9e  
 初始参数： {f9{8-W<u  
 光栅高度：80nm .s/fhk,  
 占空比：40% O7']  
 参数范围： [6jbg
W~E  
 光栅高度：50nm—150nm =O|c-k,f@  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) wV?,Z!\Z  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% cYNJhGY  
-Xz?s  
 优化结果： =TR,~8Z|  
 光栅高度：101.8nm eUS  
 占空比：20.9% Bs`$i ;&  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） g%[n4  
 偏振对比度：50.0 ,n2i@?NHZ  
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。 0;
,IKXK6X  
dQy>Nmfy  
12. 结论 66snC{gU  
s!/TU{8J  
 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) 7iuQ9q^&  
 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 T~sTBGcv  
(如Downhill-Simplex-algorithm) P`U<7xF~  
 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。 ashcvn~z  
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HEK-L)S. *  
QQ：2987619807 Ct$82J