[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） $@U`zy
"Y  
z^oi15D|{  
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。 [lnN~#(Y  
My[L3KTTp  
1. 线栅偏振片的原理 ,sc>~B@Q  
*U]f6Q<X  
2. 建模任务 62zlO{ >rJ  

'Gc6ZSLM  
wHY;Y-(ZT  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 j[z\p~^  
 偏振元件的重要特性： .O,gl$y}  
 偏振对比度 fkI<RgM  
 透射率 #uH1!UQb  
 效率一致性 95+}NJ;r  
 线格结构的应用(金属) svQDSif  
F^w0TD8  
3. 建模任务：
1X{A}9nA  
?Cu$qE!h)[  
4. 建模任务：仿真参数 :Ert57@l  
ce;9UBkOg2  
偏振片#1: "~Eo=R0O  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 tz)L`g/J~  
 高透过率(最大化) G>!"XK:fB  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) 4dy)g)wM  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) 2T|L##C  
偏振片#2: ~+d]yeDrhx  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 b
VVa5? HP  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 *$s)p>  
 光栅周期：100nm :2?'mKa7  
 光栅材料：钨 7_{x '#7  
Fq{nc]L6  
5. 偏振片特性 6^
w
iEnA  
;j(xrPNb  
 偏振对比度：(要求至少50:1) 57oY]NT?  
lE`ScYG  
t,H,*2  
1'g?B`  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) k!%HcU%J  
N-NwGD{  
qD9B[s8  
B8P%4@T  
6. 二维光栅结构的建模 YZnrGkQ  

mtF&Z\ag  
7N""w5  
 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。 [Y:HVr,  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 4RzG3CJdS  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 n =v %}@f2  
\t1vYIY]T  
P(Lwpa,S  
BkC(9[Ei  
7. 偏振敏感光栅的分析 UM#]olh  

hMDyE.X-  
 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。 vWgh?h/ot  
 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) p;B +g X  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 a'A0CQ
 
8. 利用参数优化器进行优化 1.>`h:  

;Lu}>.t  

+wio:==  
 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。 :b ;5O3:B  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 6Qo6T][  
 在该案例种，提出两个不同的目标： .a^/r'?  
 #1:最佳的优化函数@193nm 'DIE#l`  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 N[mOJa:  
qItI):9U  
9. 优化@193nm p;'vOb  
%Cr-cR0  
 初始参数： Tq?W @DM*  
 光栅高度：80nm O/5W-u  
 占空比：40% JD>!3>S)?  
 参数范围： q!7\`>.2:{  
 光栅高度：50nm—150nm xr=f9?%R  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) A^m hPBT_  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 -ss2X  
jrW7AT)\  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 bb<Vh2b>R  
 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。 F )tNA?p)  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 Psv-y  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 ZuE0'9  
dNyc|P`U  
10. 优化@193nm结果 rXaL1`t*  
:_^YEm+A  
 优化结果： "y`?KY$[N  
 光栅高度：124.2nm XrvrN^'  
 占空比：31.6% y_nh~&  
 Ex透过率：43.1% PK~okz4b  
 偏振度：50.0 X(1.Hjh  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。
Comuc  
0|U<T#t8?  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 !l&lb]Vcz  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 ,CdI.kV>o2  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 6v1j*'  
G'bp  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 ~C[,P\,  
H4pjtVBr  
f]hW>-B(q  
 初始参数： D +oo5  
 光栅高度：80nm 7,jqA"9  
 占空比：40% :')<|(Zy  
 参数范围： XYn$yR\dj  
 光栅高度：50nm—150nm  $SDx) '!  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) a( qw  
 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% ?@XO*|xkSk  
6yR7RF}  
 优化结果： v14[G@V~\  
 光栅高度：101.8nm bv] ZUF0  
 占空比：20.9% cEN^H  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） I7TMv.  
 偏振对比度：50.0 Rbl(oj#  
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。 9*x9sfCv9  
duM>(y  
12. 结论 FkS{Z s  
)Y:CV,`  
 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) q
80?C.,`  
 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 
b :+ X3  
(如Downhill-Simplex-algorithm) "
#OmmU<U  
 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。 Rw7Q[I5z%