[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） uHSnZ"#  
Z%B6J>;uM  
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。 pC>h"Hy  
`>)Ge](oN  
1. 线栅偏振片的原理 D\-\U E/  
8mKp PwG0  
2. 建模任务 aYb97}kI  

T TN!$?G3  
4$pV;xV  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 e@W+ehx"  
 偏振元件的重要特性： {XmCG%%L  
 偏振对比度 oIj=ba(n1  
 透射率 n%7?G=_kj  
 效率一致性 F9u?+y-xb  
 线格结构的应用(金属) gE#'Zv{7  
KddCR&  
3. 建模任务： 5z!$=SFz  
?zf3Fn2y  
4. 建模任务：仿真参数 Tz,9>uN  
?!U[~Gq  
偏振片#1: _NsEeKU  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 x1.S+:  
 高透过率(最大化) 5o dT\>Sn  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) !ka* rd  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) 4?'vP'  
偏振片#2: 1 &9|~">{C  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 _xp8*2~-  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 MVsFi]-  
 光栅周期：100nm 9_?
xAJ  
 光栅材料：钨 Z,.Hz\y1D  
^!&6=rb  
5. 偏振片特性 E=p+z"Ui  
\:WWrY8&  
 偏振对比度：(要求至少50:1) Dp ](?Yr  
PC#^L$cg}  
IT_I.5*A2  
Go)$LC0Mi  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) LKu\Mh|  
tNi>TkC}`  
E[]5Od5#  
6:7[>|okQ  
6. 二维光栅结构的建模 .:r~?$(  

J~k9jeq9  
}'$PYAf6  
 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。 "La;$7ds  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 *9aJZWf>V  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 ]dpL PR  
t;e&[eg  
TN2Ln?[xU  
'dLw8&T+W  
7. 偏振敏感光栅的分析 &0F' Ca  

#Vq9 =Q2  
 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。 Yq+1kA  
 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) ]ordqulq1  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 K3yQ0k |  
8. 利用参数优化器进行优化 b dgkA  

/T w{JO#Q  

2B ]q1>a!  
 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。 ->
sxz/L  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 /Nf{;G!kg  
 在该案例种，提出两个不同的目标： ] G&*HMtp  
 #1:最佳的优化函数@193nm #S}orWj  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 [FO4x`  
-50DGA,K6  
9. 优化@193nm S /hx\TzC  
{M]_]L{&7  
 初始参数： p}1i[//S  
 光栅高度：80nm A~?M`L>B  
 占空比：40% )^>LnQ_u  
 参数范围： AUnfhk@$  
 光栅高度：50nm—150nm cq1 5@a mX  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ujU,O%.n  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 wPlM= .Hq?  
Hn|W3U  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 H+v&4}f  
 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。 NJUKH1lIhR  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 <J/ =$u/  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 a>wCBkD  
!GcBNQ1p+7  
10. 优化@193nm结果 ul~ux$a  
5S~ H[>A"  
 优化结果： qE[S>/R"  
 光栅高度：124.2nm K@JZ$  
 占空比：31.6% kwI``7g8*e  
 Ex透过率：43.1% _D '(R  
 偏振度：50.0 %Bs. XW,  
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。 w0Qtr>"  
~iL^KeAp   
 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。 >B BV/C'9  
 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。 FK%b@/7
s~  
 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。 m'o dVZ7  
$J[( 3  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 c+Q'4E0|  
r&gvP|W%  
Fr9/TI  
 初始参数： j*{0<hZb}  
 光栅高度：80nm Obs#2>h  
 占空比：40% q m3\)9C  
 参数范围： -n
g1RA>
 
 光栅高度：50nm—150nm d0El2Ct8  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) m,.Y:2?*V  
 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% Kk3+ ]W<  
c%H' jB[  
 优化结果： s9- qR_  
 光栅高度：101.8nm D#;7S'C  
 占空比：20.9% %OQdUH4x  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） ;mQj2Bwr  
 偏振对比度：50.0 xS*UY.>  
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。 H$![]Ujq  
9&+]YYCS-  
12. 结论 SUS=sR/N  
/jv/qk3i  
 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) HC iRk1  
 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 -TUJ"ep]QJ  
(如Downhill-Simplex-algorithm) T{dQ4 c  
 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。 I}C2;[aB  
3>O|i2U  
#2tmi1 ya  
QQ：2987619807 f{BF%;