[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） *Ugtg9j  
K[XFJ9  
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。 ?5oeyBA@  
5"]t{-PD  
1. 线栅偏振片的原理 g+-=/Ge  
d5x>kO'[l  
2. 建模任务 :Gdfpz-{?  

$YyN-C  
2+Tu"oG;rB  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 _IK@K6V1  
 偏振元件的重要特性： Mw
lhL?  
 偏振对比度 ]757oAXl  
 透射率 d/57;6I_  
 效率一致性 0uf'6<fR  
 线格结构的应用(金属) }5)sS}C  
':v@Pr|  
3. 建模任务： Pc*+QtQ  
>9S@:?^&q>  
4. 建模任务：仿真参数 06&:X^  
$:YJ<HvG<  
偏振片#1: B`/cKfg  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 +P&;cCV`S3  
 高透过率(最大化) dtdz!'q)Y  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) K`9ph"(Z  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) 6L~tUe.G  
偏振片#2: !lf:x  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 "o*zZ;>^  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 }/%(7Ff{  
 光栅周期：100nm }wJDHgt]-p  
 光栅材料：钨 <V3N!H_d  
=/k*w#j  
5. 偏振片特性 mkCv f  
N|,6<|  
 偏振对比度：(要求至少50:1) 0#}@-e  
{&'u1yR  
v;9VX   
s^/<6kwO  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) ^XV=(k;~bX  
M.Fu>Xi  

QPi]5z?  
Lmy ^/P%  
6. 二维光栅结构的建模 dnby&-+T  

{5f?y\Z  
tNskB`541  
 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:0j$%^  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 rKDMIECrm  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 r$~w3yN)v  
~ituPrH%<  
^oFg5  
n')#]g0[  
7. 偏振敏感光栅的分析 DcN s`2  

#-9;Hn4x  
 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。 ])=k";76  
 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) fz`+j -u  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 C(:tFuacpw  
8. 利用参数优化器进行优化 <}c`jN!z.  

)+[{MR'  

U!"+~d)  
 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。 2WjQ-mM#  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 N/A.1W  
 在该案例种，提出两个不同的目标： Q?GmSeUi  
 #1:最佳的优化函数@193nm 9w -t9X>X  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 cS98%@DR  
6#+&_#9  
9. 优化@193nm &)Fp  
7Q<xC  
 初始参数： ~M 6^%  
 光栅高度：80nm 93|u. @lEy  
 占空比：40%  Efsfuv  
 参数范围： *`:zSnu  
 光栅高度：50nm—150nm nn@"68]g  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) T!uK_  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 bJD2c\qoc  
&p1Et  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 bQlShVJL  
 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。 sKhX0,s&  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 fbKL31PI  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 &|7pu=  
!2WRxM  
10. 优化@193nm结果 @|xcrEnP}B  
$X~4J  
 优化结果： r%hnl9
  
 光栅高度：124.2nm dA[Z\  
 占空比：31.6% lHwQ'/r  
 Ex透过率：43.1% M3j_sd'N  
 偏振度：50.0 KaC+x-%K  
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。 I\O<XJO)_  
~S)o('  
 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。 iIwMDlQ "  
 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。 i,BE]w  
 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。 QDS=M]  
0nS69tH  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 zqg4@" p  
d#.9!m~.  
PNLtpixZ  
 初始参数： h_4o4#  
 光栅高度：80nm xI}h{AF7  
 占空比：40% Bry\"V"'g  
 参数范围： *P&ZE   
 光栅高度：50nm—150nm <U=
:N~L  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) F{\MIuoy  
 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% -E#!`~&V  
DG&14c>g  
 优化结果： ~p{.4n2:  
 光栅高度：101.8nm oJy]n9  
 占空比：20.9% pC0l}hnUg  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） dI<s)!  
 偏振对比度：50.0 yzt6  
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。 \w{x-}  
WR=e$;  
12. 结论 K'~wlO@O  
A/Kw"l>  
 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) r*<)QP^B~  
 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 ygr[5Tl  
(如Downhill-Simplex-algorithm) Q*mzfsgr  
 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。 .WA
(X5  
QD%~A0  
$Ml/=\EHOg  
QQ：2987619807 ,p/iN9+Z