[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1）  s{T6qJ  
,uCgC4EP  
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。 / #D R|  
N9BfjT}  
1. 线栅偏振片的原理 yz^Rm2$f9  
'"]U+aIg  
2. 建模任务 ')KuLVE}S  

t/(rB}  
wp>L}!  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 Z3z"c B  
 偏振元件的重要特性： EVDcj,b"^  
 偏振对比度 vW`[CEm^X  
 透射率 %. W56  
 效率一致性 1
R7w  
 线格结构的应用(金属) ~qezr\$2  
nm]m!.$d  
3. 建模任务： o%[swoM@  
Apc!!*7  
4. 建模任务：仿真参数 `E8D5'tt  
D`2w>{Y  
偏振片#1: RZqou|ki  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 b_a6|  
 高透过率(最大化) 4*V[^mht  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) Z6IWQo,)Rh  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) 0K^?QM|S  
偏振片#2: ^W,~  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 i^"!"&tW#  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 O#x=iZI  
 光栅周期：100nm -s9()K(vZG  
 光栅材料：钨 Ex@o&j\93  
s-JS[  
5. 偏振片特性 :HkXsZ  
O*ER3  
 偏振对比度：(要求至少50:1) ;_p!20.(  
EfGy^`,'G  
ecyN};V>  
ZP9x3MHe  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) g,s^qW0vds  
`{9bf)vP6  
<,,X\>B  
;={3H_{3  
6. 二维光栅结构的建模 ,#K{+1z:  

>- U+o.o  
t_jnp $1m  
 该案例使用一般二维光栅工具，该工具嵌入在VirtualLab光栅工具箱。 J(w 3A)(  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 0?O$->t  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 5+
a5pC  
CO`?M,x>  
Q+ZZwqyxD  
puox^  
7. 偏振敏感光栅的分析 sq;3qbz  

>Et~h65d5  
 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。 w/csLi.O  
 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) ~{-9qOGw;  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 +P%k@w#<Z  
8. 利用参数优化器进行优化 #|=Q5"wU  

[
G' +s  

rG3?Z^&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。 ew<_2Xy"<  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 zJo?
,c  
 在该案例种，提出两个不同的目标： r*9*xZ>8u  
 #1:最佳的优化函数@193nm NiD_v  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 c/E'GG%Q%  
P=R-1V  
9. 优化@193nm G%viWWTY  
i(> WeC+  
 初始参数： *auT_*  
 光栅高度：80nm o+Fm+5t;  
 占空比：40% wU|jw(  
 参数范围： V&7NN=  
 光栅高度：50nm—150nm ojc.ykP$  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 3:T~$
M`]  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 nWA>u J5  
Zxh<pd25Y  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 *P8CzF^>\&  
 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。 zwk&3  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 WjOP2CVv|  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 wsB  
s"R5'W\U  
10. 优化@193nm结果 i6<uj  
c#TV2@  
 优化结果： -kHJH><j  
 光栅高度：124.2nm 'I$kDM mwh  
 占空比：31.6% u~PZK.Uf0  
 Ex透过率：43.1% o2[$XONTl  
 偏振度：50.0 0#4A0[vV  
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。 HuR774f[  
*7b?.{  
 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。 >>|47ps3  
 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。 #}l$<7ZU  
 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。 W8F@nY  
bOSqD[?  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 =J|jCK[r  
&j,#5f(  
70 Ph^e)  
 初始参数： k(o(:-+x  
 光栅高度：80nm e=3C*+lq\  
 占空比：40% yzZzaYv "/  
 参数范围： +s^nT{B@\  
 光栅高度：50nm—150nm ;e.8EL  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) &XCP@@T  
 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% [5ncBY*A7  
xojt s;n   
 优化结果： {{?MO{Mh*  
 光栅高度：101.8nm (V1;`sI8  
 占空比：20.9%  A@9\Qd  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间）  q*94vo-  
 偏振对比度：50.0 /:ZwGyT
;  
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。 JY@bD:  
o")"^@Zhi  
12. 结论 %a|Qw(4\  
iJj!-a:z.  
 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) C#e :_e]  
 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 M?DZShkV_  
(如Downhill-Simplex-algorithm) ?XP4kjJ  
 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。 qM+Ai*q  
hnH<m7  
P j,H]  
QQ：2987619807 JdLPIfI^