[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） ZB<goEg  
/J8y[aa  
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。 fD]}&xc  
U c$RYPq  
1. 线栅偏振片的原理 ,;hIyT  
?nCG:\&;'=  
2. 建模任务 @9-z8PyF  

V-Oy<  
iLNKC'  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 uI!rJc>TX  
 偏振元件的重要特性： =gw'MA  
 偏振对比度 DH
d9yP9-  
 透射率 M)#aX|%Mh  
 效率一致性 j"9bt GX  
 线格结构的应用(金属) bBn4
m:  
ehV`@ss  
3. 建模任务： ^#9 &Rk!t  
.B+R+2uY3  
4. 建模任务：仿真参数 >/Gz*.  
y}FTLX $  
偏振片#1: Ao69Qn  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 &2d^=fih  
 高透过率(最大化)  bF0y`  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) @~qlSU&  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) 4U*J{''L  
偏振片#2: Np$pz  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 py6|uGN  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 d dkh*[  
 光栅周期：100nm q~48lxDU  
 光栅材料：钨
4siNY4i"  
-1;BwlL  
5. 偏振片特性 ^y]CHr  
@7e h/|Y,  
 偏振对比度：(要求至少50:1) !ZJ"lm  
:GBWQXb G  
;!v2kVuS]  
vd6Y'Zk|F6  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) uQ=p }w  
^$}9 Enj+Y  
KuL2X@)}  
u%3D{Dj  
6. 二维光栅结构的建模 Y?a*-"  

,]+P#eXgE  
~ODm?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。 *NHBwXg+  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 $!)Sgb  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 c=p`5sN)  
Soy!)
c]  
B2w\  
^V#9{)B  
7. 偏振敏感光栅的分析 yV,ki^^  

TPH`{  
 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。 GVP"~I~/:  
 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) (n_lu=E70  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 XkLl(uyh  
8. 利用参数优化器进行优化 $w4%JBZr  

Vf9PHHH|   

e33j&:O  
 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。 VJmX@zX9  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 mrX 2w  
 在该案例种，提出两个不同的目标： GVhO}m  
 #1:最佳的优化函数@193nm %{WZ  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 Ir'(G
B  
F67%xz0  
9. 优化@193nm G5a PjP  
q<Gn@xc'  
 初始参数： $fES06%  
 光栅高度：80nm {\3k(NdEX  
 占空比：40% ;43Ye ^=  
 参数范围： $8zsqd 4?  
 光栅高度：50nm—150nm G347&F)  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 1henQiIO  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 WJ":BK{NM  
0goKiPx  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 9c9FC  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 &9X`tCnL  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 =2!AK[KxX  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 U ?'$E\  
XN65bq  
10. 优化@193nm结果 B w?Kb@  
:
?W {vV  
 优化结果： !_0kn6S5  
 光栅高度：124.2nm JA0$Fz  
 占空比：31.6% /!J1}S  
 Ex透过率：43.1% D>"U0*h
 
 偏振度：50.0 B~zP!^m  
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。 [GKSQt{)  
U7O]g'BP  
 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。 bU'{U0lM  
 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。 M7z>ugk"  
 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。 +bK[3KG4F5  
iC- ?F cA  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 8was/^9;  
0_b7*\xc  
c*MSd  
 初始参数： *4}l
V8  
 光栅高度：80nm Ya
s!w'  
 占空比：40% b(&~f@%|  
 参数范围： _\yrR.HIa  
 光栅高度：50nm—150nm q@
 !p  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) qT]Bl+h2  
 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% fq-$u;~h  
G#n99X@-  
 优化结果： [?TQ!l}8A  
 光栅高度：101.8nm &We1i&w  
 占空比：20.9% Q]X0O10  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） 'TclH80  
 偏振对比度：50.0 +o&E)S}wP  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求，尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 ;:xOW$  
=uKGh`^[  
12. 结论 ,Yhy7w  
0[6llcuj  
 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) Yo0%5 noz  
 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 +kCVi  
(如Downhill-Simplex-algorithm) ]PdpC"  
 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。 ^Q8m)0DP  
E\!:MCL  
M (dVY/ i  
QQ：2987619807 Sd'Meebu