[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） dLR[<@E  
[DtMT6F3  
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。 '3E25BsL  
Pb59RE:7V  
1. 线栅偏振片的原理 @?0))@kPc3  
nwDGzC~y<  
2. 建模任务 )}i2x:\|_  

jHx\YK@e\  
)"E1/$*k  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 WaE%g   
 偏振元件的重要特性： hN!{/Gc|  
 偏振对比度 :8?l=B9("g  
 透射率 O8LIKD_I[  
 效率一致性 +.m:-^9  
 线格结构的应用(金属) I3}I7oc_  
IhK%.B{dZ  
3. 建模任务： ~C?)- ]bF  
m*KI'~#$%
 
4. 建模任务：仿真参数 &nY#GHB  
+.*=Fn22  
偏振片#1: fA),^  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 K>-01AGHL  
 高透过率(最大化) 8N`Rf;BM  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) F9q!Upr_+  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) A 0;ng2&  
偏振片#2: |"eC0u  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 SxX  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 @ xTVX'$  
 光栅周期：100nm 1h{7dLA  
 光栅材料：钨 '\"5qB  
_) UnHp_^  
5. 偏振片特性 Nlu]f-i':  
=}SLQdT  
 偏振对比度：(要求至少50:1) P|;f>*^Y  
T?7++mcA  
iN5[x{^t  
}=u#,nDl>$  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) i=V2 /W}  
(:}}p}u  
OM@z5UP  
VpED9l]y  
6. 二维光栅结构的建模 J{nA ?[  

!H6X%hlk  
0J;Qpi!u2v  
 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。 GB)< 5I  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 V&lx0Dy  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 GP`sOPr  
TT&%[A+  
]Z*B17//  
e&NJj:Ph*  
7. 偏振敏感光栅的分析 vxrqUjK7  

X*hPE=2` p  
 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。 S&c5Q*->[  
 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) -Q%Pg<Q-#  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 Z!l]v.S  
8. 利用参数优化器进行优化 IL"N_ux~w~  

"2PT]!  

Cli:;yi&n  
 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。 9{IDw   
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 bfK4ps}m*  
 在该案例种，提出两个不同的目标： 5>~D3?IAd  
 #1:最佳的优化函数@193nm bE3mOml  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 +HG
*T[%/  
&{ZUY3  
9. 优化@193nm ?R4%z2rcW  
sR)jZpmC(  
 初始参数： v8C4BuwA  
 光栅高度：80nm ej\Sc7.  
 占空比：40% ;f} ']2  
 参数范围： EIPXq  
 光栅高度：50nm—150nm y8} /e@&  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) t~8H~%T>v  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 3h}i="i  
]3 QW\k~  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 f|~X}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。 |AS<I4+&  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 -oB=7+g  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 er3`ITp:dp  
[
c v!YE  
10. 优化@193nm结果 (D{J|  
Y)l=r^Ap>  
 优化结果： ^@Z8_PZo  
 光栅高度：124.2nm 5gb:,+  
 占空比：31.6% g2A#BMe'.$  
 Ex透过率：43.1% !-ZY_  
 偏振度：50.0 0;hn;(V]"  
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。 h67{qY[J[  
Zx7aae_{  
 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。 > }kZXeR|  
 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。 6Xbf3So  
 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。 ,T;D33XV  
dXsD%sG@  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 L$y~\1-  
RF~G{wz  
3{wuifS  
 初始参数： t]?{"O1rC  
 光栅高度：80nm d]N_<@tx9  
 占空比：40% 8q; aCtei  
 参数范围： kO$n0y5e  
 光栅高度：50nm—150nm n^*,JL9@  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) s_e*jM1  
 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% 7NnXt'  
ekqS=KfWl;  
 优化结果： ^dE[ ;  
 光栅高度：101.8nm G\^<MR|  
 占空比：20.9% WZh_z^rwn  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） 1/K1e$r  
 偏振对比度：50.0 PWk
Sl  
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。 [jrfh>v  
MH0wpHz  
12. 结论 .L]5,#2([  
{dn:1IcN  
 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) [JV?Mdzu  
 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 $\bVu2&I  
(如Downhill-Simplex-algorithm) B+Ft >  
 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。 (@;^uVJP  
R~fk/T?  
]Tg@wMgI  
QQ：2987619807 bm4Bq>*=U