[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） D c5tRO  
!h\.w9o[  
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。 @~t^zI1  
)UBU|uYR\  
1. 线栅偏振片的原理 -!_f-Nny  
)-yJKmV  
2. 建模任务 Udj
!y$?  

/ =]h@m-`  
NXwthc3  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 7X+SK&PX  
 偏振元件的重要特性： Vl"20):  
 偏振对比度 [4p~iGC  
 透射率 Y~ku?/"6T  
 效率一致性 !e>+O^  
 线格结构的应用(金属) DxuT23. (  
6-"@j@l5<  
3. 建模任务： Ag[Zs%X  
EI+RF{IKh  
4. 建模任务：仿真参数 {owXyQ2mK  
An0DqjR  
偏振片#1: h2k"iO}  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 1Ce7\A  
 高透过率(最大化) il8n K  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) V\1pn7~V  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) !U6q;' )-  
偏振片#2: m5c=h  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 l\f /(&,  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 Ry47Fze  
 光栅周期：100nm ??Lda='  
 光栅材料：钨 d_7v1)j  
_E\Cm  
5. 偏振片特性 }4Q~<2  
hQWo ]WF(J  
 偏振对比度：(要求至少50:1) g:dtfa/]  
'{>R-}o[3  
!841/TRb  
#BLx +mLq  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) ww
? AGd  
U# +$N3%  
e]9Z]a2  
{l0[`"EF  
6. 二维光栅结构的建模 .}n-N #  

M6nQ17\{  
)6!ji]c N  
 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。 o;[?b'\[d  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 $@Bd}35 J  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 s(.H"_a  
`erKHZ]S  
z=FOymvC  
rv?4S`Z,x$  
7. 偏振敏感光栅的分析 ,K WIuCU;  

f>CJ1;][{  
 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。 GQH15_  
 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) z7X,5[P  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 <jAn~=Uq[,  
8. 利用参数优化器进行优化 saa3BuV 6  

jk\z-hd
 

` n#Db  
 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。 xqQLri}  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 |Cm6RH$(  
 在该案例种，提出两个不同的目标： 4{lrtNd~K  
 #1:最佳的优化函数@193nm 4JO[yN  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 1c\KRK4  
C~-.zQ$  
9. 优化@193nm `s8o2"12  
,,c+R?D  
 初始参数： Y*QoD9<T?;  
 光栅高度：80nm J#?`l,  
 占空比：40% 9;7|MPbR  
 参数范围： Zmc"  
 光栅高度：50nm—150nm Di"Tv<RlQ  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ]3Y J a  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 .<zN/
&MXf  
&_$0lIDQ  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 8-"D.b4  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 5wa'Sexq
E  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 m:D0O]2  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 U#G<cV79  
6_L<&RmLg  
10. 优化@193nm结果 Y#t9DhzFWo  
xj[v$HP  
 优化结果： %-KgR  
 光栅高度：124.2nm 8ZF!}kb0F  
 占空比：31.6% r"9hpZH  
 Ex透过率：43.1% ][dst@?8Oz  
 偏振度：50.0 <Uy $b4h  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 `t"7[Zk  
<{T5}"e  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 f hjlt#  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 M`&78j  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 `>- 56 %  
&. MUSqo9  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 -EJj j {  
P=aYwmC  
-W{ !`<8D  
 初始参数： V-(*{/^"  
 光栅高度：80nm R; ui 4wg6  
 占空比：40% pr[V*C/  
 参数范围： |'``pq/}_  
 光栅高度：50nm—150nm 0g2rajS  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) rvacCwI  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% S.Q:O{]  
vScEQS$>  
 优化结果： `MHixQ;j  
 光栅高度：101.8nm Z,DSTP\|  
 占空比：20.9% 'YJ~~o  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） 5@J]#bp0M  
 偏振对比度：50.0 v|KGzQx$.*  
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。 :NL[NbQYt  
`An p;el  
12. 结论 #iQF)x| D  
}G "EdhSl  
 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) w9StW94p  
 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 $DaQM'-  
(如Downhill-Simplex-algorithm)
@ULd~  
 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。 O6,2M[a  
r0@s3/  
F|G v  
QQ：2987619807 )5`~WzA