[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） z"-u95H  
7vrl'^1  
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。 +eK"-u~K  
e.7EU  
1. 线栅偏振片的原理 -pf}  
H8Bs<2  
2. 建模任务 mS$j?>m  

M"p  
Wz49
i9e+d  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 7Bzq,2s
 
 偏振元件的重要特性： ; >hNt  
 偏振对比度 |ef7bKU8  
 透射率 N kb|Fd/s  
 效率一致性 cu7hBfj  
 线格结构的应用(金属) Y)0*b5?1r  
O`x;,6Vr  
3. 建模任务： Z_};|B}  
DCIxRPw
 
4. 建模任务：仿真参数 %Gz0^[+  
nm5cpnNl  
偏振片#1: 42{Ew8  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 \o}xF@sM5  
 高透过率(最大化) V:In>u$QJ!  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) : UGZ+  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) M -cTRd-i  
偏振片#2: f9t6q*a`%  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 D/Z6C&/I  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 h)ECf?r<  
 光栅周期：100nm fi-WZ  
 光栅材料：钨 @r/#-?W  
p4.wh|n  
5. 偏振片特性 q0i(
i.h  
Vwg
|K|  
 偏振对比度：(要求至少50:1) "bF
Tk/  
T! Y@`Ox  
5{|7$VqPF  
0%9 q8M;  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) fxgPhnaC>  
`18qbot  
[YRz*5  
?*[N_'2W+  
6. 二维光栅结构的建模 AF;)#T<  

tvkb~  
cv-PRH#  
 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。 l
P[w?O  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 bU>U14ix<  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 FOv=!'So  
!O+)sbd<  
lGV0*Cji  
3c#BKHNC
 
7. 偏振敏感光栅的分析 q-[@$9AS  

UldXYtGe  
 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。 nW PF6V>  
 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) |4)>:d  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 b*;Si7-  
8. 利用参数优化器进行优化 [.O?Z=5a[V  

?J%1#1L"/  

+6sy-<ZL:  
 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。 aGrIQq/k)%  
 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I@VYK  
 在该案例种，提出两个不同的目标： **w!CaqvY  
 #1:最佳的优化函数@193nm mC4zactv  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 !POl;%\  
*?5*m+  
9. 优化@193nm qW$<U3u}  
}6p@lla,%]  
 初始参数： R+2+-j4  
 光栅高度：80nm \s/s7y6b+  
 占空比：40% h%o%fH&F!  
 参数范围： RHaI~jb  
 光栅高度：50nm—150nm .GsV>H  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) sd,J3  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 (_ni
MQtF}  
8|):`u  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 8UW^"4  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 .R)D3NZp  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 S'|,
oUWDb  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 -MW_|MG  
T m_bz&Q  
10. 优化@193nm结果 T_i:}ul  
=[H;orMr  
 优化结果： Vr)<\h  
 光栅高度：124.2nm 6DM$g=/'  
 占空比：31.6% -l`f)0{  
 Ex透过率：43.1% YNLV9.P6  
 偏振度：50.0 N^#ZJoR  
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。 di?K"Z>  
ge,H-8'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。 Z,RzN5eN  
 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。 ^"VJd[Hn  
 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。 ~8~aJ^[  
)LdP5z-  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 xe#FUS 3  
hXfQ)$J  
`s"'r !  
 初始参数： o}$XH,-9&  
 光栅高度：80nm qS403+Su1=  
 占空比：40% W0y '5`  
 参数范围： !2 LCLN\  
 光栅高度：50nm—150nm ^M3~^lV  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 5\N(PL  
 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% 3 *d"B tg  
O}tZ - 'T  
 优化结果： CKtB-a  
 光栅高度：101.8nm  !;EjB*&  
 占空比：20.9% P<PJ)>  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） m`IC6
*  
 偏振对比度：50.0 @PN#p"KaT  
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。 R?,an2  
s8QMewU  
12. 结论 Q~814P8]  
+!k&Yje  
 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) nA?`BOe(  
 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 <:(6EKJAq}  
(如Downhill-Simplex-algorithm) l\BVS)  
 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。 G %
N $C  
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QQ：2987619807 ZtV9&rd7