[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） ib""Fv7{  
$jUS[.S_|I  
该应用案例说明了两个不同紫外光谱偏振片的参数优化，紫外偏振片具有亚波长线栅结构。两个系统具有不同的功能，如193nm工作波长和以及在期望光谱范围内效率的一致性。 K@$L~G
 
Zh fD`@>&  
1. 线栅偏振片的原理 b[&,%Sm+6  
U`8^N.Snrp  
2. 建模任务 7/U<\(V!g  

F`ZIc7(.{  
ftI+#0?[!  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 q|]0on~]  
 偏振元件的重要特性： +{=_|3(  
 偏振对比度 n.)[MC}  
 透射率 DS,FVh".|  
 效率一致性 EZwdx  
 线格结构的应用(金属) -'p@ lk  
"o5gQTwb  
3. 建模任务： l:5CM[mZ  
~QEXB*X-g'  
4. 建模任务：仿真参数 nTlv'_Y(  
z kX-"}$8  
偏振片#1: |au qj2  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 l3Bxi1k[C  
 高透过率(最大化) afP&+ 5t@O  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) wMPw/a;  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) :z0>H5  
偏振片#2: gA6h5F)_  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 sY;gh`4h  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 ~=AKX(Q  
 光栅周期：100nm ^]lwd"$  
 光栅材料：钨 %3l;bR>  
a+>W  
5. 偏振片特性 t+4Y3*WeGF  
+^&v5[$R  
 偏振对比度：(要求至少50:1) U3j~}H.D1  
E][{RTs  
vo( j@+dz  
p,AD!~n`  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) /@nRL  
64\5v?C  
#G , *j  
Vg,>7?]6h  
6. 二维光栅结构的建模 )D@n?qbG  

ssJDaf79  
_l{5'm  
 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。 K%TKQ<R|  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 [ls ?IFg  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 )x:j5{>(  
!{ESeBSCG  
3Gd&=IJ  
sQw`U{JG  
7. 偏振敏感光栅的分析 ATmqq)\s  

97))'gC  
 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。 5fx,rtY2sQ  
 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) M+R)P+  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 `)C`_g3Ew  
8. 利用参数优化器进行优化 $H:h(ia:  

v.LUK  

F/od,w9_  
 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。 z vylL M  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 g\{! 2
1M  
 在该案例种，提出两个不同的目标： b`W'M:$  
 #1:最佳的优化函数@193nm 'iISbOM  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 |o=\9:wV  
-J7,Nw  
9. 优化@193nm .SV3<)  
HFx"fT  
 初始参数： PLD'Q,R  
 光栅高度：80nm ]vkHU6d  
 占空比：40% )4_6\VaM  
 参数范围： _t;VE06Xjs  
 光栅高度：50nm—150nm 9H%xZ(`vN  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) m3xj5]#^$  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 gL}Y5U+s  
8(/f!~  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 [O+^eE6h  
 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。 %3+hz$E  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 2d;xAX]  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 Cbg#Yz~/  
5m7Ax]\  
10. 优化@193nm结果 ZFuJ2 :  
;q&D,4r]  
 优化结果： hGo|2@sc  
 光栅高度：124.2nm 0#/ 6P&6  
 占空比：31.6% c2mt<DtWW  
 Ex透过率：43.1% /N{@g.edL  
 偏振度：50.0 bl>b/u7/6  
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。 {BCj
VmY  
=egi?Ne  
 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。 jsaCnm>
&  
 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。 LLY;IUK!R  
 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。 *#^1rKGWK  
OHnjI>/  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 $(L7/
M  
w:zC/5x`  
/P"\+Qp  
 初始参数： <m:wuNEM  
 光栅高度：80nm h}&IlDG  
 占空比：40% >@Vr'kg+V
 
 参数范围： Dj.+5f'  
 光栅高度：50nm—150nm XK-x*|  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) T<?BIQz(}  
 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% 7<o;3gR7Kj  
vGHYB1=~  
 优化结果： A":b_!sW  
 光栅高度：101.8nm W8h\ s {  
 占空比：20.9% gbf=H8]  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） p}7&x[fTLk  
 偏振对比度：50.0 PM>
XT  
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。 Z2jb>%  
[gp:nxyfQm  
12. 结论 TPFmSDq  
/(pChY>  
 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) rg/vxTl  
 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 Y(Ezw !a  
(如Downhill-Simplex-algorithm) YmjS!H  
 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。 Bic { H  
RAbq_^Q  
k\%v;3nBK  
QQ：2987619807 :Rj,'uH+h)