[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） pzmm cjEC  
U8kH'OD  
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。 LGZ5py=xb  
*`[dC,+`.  
1. 线栅偏振片的原理 .j:[R
.  
+J30OT8  
2. 建模任务 Lzu;"#
pw  

gsd9QW  
j7=I!<w V  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 K <7#;  
 偏振元件的重要特性： F;Ms6 "K  
 偏振对比度 6*%3O=*  
 透射率 AYHB?xOpR  
 效率一致性 1XQJ#J1/  
 线格结构的应用(金属) xcr=AhqM  
+c#:;&Gs  
3. 建模任务： oomB/"Z  
L{(\k$>'  
4. 建模任务：仿真参数 ) \Mwv&k1  
pe=Ou0  
偏振片#1: mz@`*^7?  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 X
H&Fn+  
 高透过率(最大化) fBS`b[x  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) '{WYh
o!  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) rRyBGEj  
偏振片#2: mcAg,~"HB  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 zvB!=  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 hM\<1D CKG  
 光栅周期：100nm  c'?4*O  
 光栅材料：钨 4Z>hP]7  
&WAO.*:y  
5. 偏振片特性 E;\XZ<E  
50% |9D0?Y  
 偏振对比度：(要求至少50:1) TtEc~m  
YgiwtZ5FY  
xxOo8+kA  
O~
F/{:U  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) cY?< W/  
WLGx=  ;  
/l_$1<c  
J&UFP{)  
6. 二维光栅结构的建模 =t1.j=oC  

4qo4g+  
e\i K  
 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。 T5_z^7d  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 Dt?O_Bdv[  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 z52T"uW  
x'*,~u  
3`_jNPV1  
g/,fjM_  
7. 偏振敏感光栅的分析 yO.3~H)c  

B%!z7AT  
 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。 Z0T{1YEJ  
 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&ks  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 3;=nQ{0b  
8. 利用参数优化器进行优化 f'aQ T  

;;'b;,/  

9i@AOU  
 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。 5zG6V2  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 i$[wgvJIV  
 在该案例种，提出两个不同的目标： R_J=x  
 #1:最佳的优化函数@193nm 5(bG  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 m)9N9Ii#)  
~d6_  
9. 优化@193nm RL/~E xYC  
l!e8=QlJ  
 初始参数： M>J8J*  
 光栅高度：80nm 'JY*K:-  
 占空比：40% +aRjJ/*  
 参数范围： EB jiSQw  
 光栅高度：50nm—150nm @<Au|l`  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) c.jq?
Q k  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 =Run  
@OAX#iQl  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 ^zkTV_,cRp  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 fEc}c.!5  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 vfzGRr  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 u.iFlU  
#EtS9D'd+  
10. 优化@193nm结果 ;>[).fX>/  
M`\c'|i/  
 优化结果： YXXUYi~!f  
 光栅高度：124.2nm p%Ae"#_X%  
 占空比：31.6% e3YZ-w^W~h  
 Ex透过率：43.1% OO_{o  
 偏振度：50.0 8yax.N j  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 =:`1!W0I  
pVn6>\xa  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 U,)Ngnd  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 ~!~VC)a*  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 8h9t8?  
5)V]qV$   
11. 300nm到400nm波长范围的优化 6HpSZa  
||hy+f[A  
-_'M *-  
 初始参数： hZI9*=`,"  
 光栅高度：80nm a{Y:hrd:Z  
 占空比：40%
PYr#vOH  
 参数范围： =O1CxsKt6  
 光栅高度：50nm—150nm &5/`6-K  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) DU$]e1  
 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>xxur&  
(xK=/()}q  
 优化结果： Cca( oV  
 光栅高度：101.8nm T :CsYj1  
 占空比：20.9% W-=~Afy  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） 6k"Wy3/  
 偏振对比度：50.0 2N)=fBF%-  
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。 Zb-TCS+3l  
srx`" :  
12. 结论 R+lKQAyC0=  
Z<En3^j`  
 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) #!h
:w  
 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 ;3Fgy8T  
(如Downhill-Simplex-algorithm) h+zJ"\  
 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。 R|{AIa{}  
`y0ZFh1>X  
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QQ：2987619807 8gJ"7,}-'