[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） mV}bQ^*?Z  
y[7M(K  
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。 tA1?8`bQ  
3zsp6kV  
1. 线栅偏振片的原理 @`[e1KQ  
[RBSUOF  
2. 建模任务 dA<%4_WZty  

|k}<Zz1UM  
rWr'+v?  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 aen%  
 偏振元件的重要特性： H9WYt#  
 偏振对比度 -mO#HZIq  
 透射率 <zXG}JuL@T  
 效率一致性 ! $JX3mP  
 线格结构的应用(金属) #Us<#"fC  
b%
lH=u  
3. 建模任务： &4OOW;,?<  
vA6
`};|  
4. 建模任务：仿真参数 V7WL Gy.,  
tav@a)  
偏振片#1: n
n F  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 ?)9L($VVD  
 高透过率(最大化) .]E(P   
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) #?)6^uTW  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) ;bwBd:Y  
偏振片#2: jm%P-C @  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 #`y[75<n  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 w10~IP  
 光栅周期：100nm du$lS':`  
 光栅材料：钨 h1S)B|~8  
Rxdj}xy  
5. 偏振片特性 )2c]Z|  
YT-ua{.^  
 偏振对比度：(要求至少50:1) lL zR5445)  
{N]WVp*R  
k2Cq9kQq  
;?q(8^A  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) 8s22VL  
yr'-;-u  
_N;@jq\q  
GyL9}  
6. 二维光栅结构的建模 *  1}dk`-  

"]jN'N(.  
7=G6ao7  
 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。 &&CrF~  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 u.q3~~[=  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 ="]lN  
A< .5=E,/  
G9XkimQ'  
ZC2aIJ  
7. 偏振敏感光栅的分析 Foq3==*p  

qJF'KHyU{l  
 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。 R:n|1]*f3X  
 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) yW?
-Z[  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 ^0"^  
8. 利用参数优化器进行优化 2MB>NM<xO  

>3&  

x .@O]}UH  
 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。 xJ<RQCW$  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 cA
N8'S(s1  
 在该案例种，提出两个不同的目标： >!Gq[i0  
 #1:最佳的优化函数@193nm <Z t]V`-  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 Tp@Yn  
X"3p/!W.4  
9. 优化@193nm ]2L11"erP  
cFie;k  
 初始参数： `yq) y>_  
 光栅高度：80nm @[joM*U  
 占空比：40% NI"Zocp  
 参数范围： xj33g6S  
 光栅高度：50nm—150nm M &-p  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) *DcIC]ao[  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 8m H6?,@6  
u gRyUny  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 y}FG5'5$13  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 -hfDf{QN  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 hQ>$"0K  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 5Bq;Vb  
8~qpOQX^V  
10. 优化@193nm结果 f4\
F:YT  
|H=5Am  
 优化结果： GZ<@#~1%\  
 光栅高度：124.2nm T-n>+G{  
 占空比：31.6% 7#"y mE  
 Ex透过率：43.1% qm#?DSLap  
 偏振度：50.0 pqvl,G5  
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。 pHk$_t  
44n41.Q]  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 us5Zi#}  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 & :W6O)uY  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 Te!eM{_$T  
StR)O))I  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 *kf%?T.  
LDw.2E  
o;9H~E  
 初始参数： g<F+Ldgj  
 光栅高度：80nm \{rhHb\|h  
 占空比：40% Ts, U T L  
 参数范围： VwBw!,%Ab  
 光栅高度：50nm—150nm oT:wGBW  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ?N+pWdi  
 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% eJ[+3Wh  
}j6|+  
 优化结果： |]:6IuslJ  
 光栅高度：101.8nm |VE.khq#  
 占空比：20.9% q}'<[Wg  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） R/B/|x  
 偏振对比度：50.0 &9Z@P[f  
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。 kSJ;kz,_  
8%; .H-  
12. 结论 oN83`Z  
[N*S5^>1  
 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) .1h\r, #  
 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 4ke.p<dG  
(如Downhill-Simplex-algorithm) nRHlHu  
 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。 b*Hk} !qH  
j$u  
$^e_4]k  
QQ：2987619807 BD.l5~: