[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） b2hXFwPe  
.s3y^1C  
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。 2Jt*s$  
]KQBek#DD  
1. 线栅偏振片的原理 eY(JU5{  
@zig{b8  
2. 建模任务 G@,XUP  

i5czm?x  
(q=),3/<pU  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 +wm%`N;v<  
 偏振元件的重要特性： B\qu
XE)  
 偏振对比度 AL[,&_&uV  
 透射率 :a)`iJn
b  
 效率一致性 #6 M3BF  
 线格结构的应用(金属) et@<MU@`  
|GP1[Q{  
3. 建模任务： ~L9I@(/S  
R(GL{Dh}L  
4. 建模任务：仿真参数 5:SS2>~g  
l !JTM  
偏振片#1: Pq3|O Z  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 o=C'u  
 高透过率(最大化) '-rRD\"q  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) XK/bE35%^!  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) ZP"Xn/L  
偏振片#2: .-cx9&  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 d{(NeTs  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 uX+ YH  
 光栅周期：100nm > |(L3UA9  
 光栅材料：钨 "?s  
7K /quJ  
5. 偏振片特性 0W]vK$\F*  
+
sx$%N  
 偏振对比度：(要求至少50:1) i: VMCNH  
e9rgJJ  
Dn+hI_"#_  
dg@'5.ApPu  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) VH<-||X/4  
K8fC>iNbH  
noO#o+ Jg#  
=v=u+nO  
6. 二维光栅结构的建模 |_%q@EID  

Z8\/Fb  
ria.MCe\!  
 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。 I"HA( +G  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 F??gVa aj  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 6-f-/$B  
RdLk85<n  
af}JS2=$  
sv+6#  
7. 偏振敏感光栅的分析 g\G}b  

~SYW@o  
 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。 yMJ(Sf  
 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) oh,29Gg  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 Zo}vV2  
8. 利用参数优化器进行优化 Ui`#B  

QNGp+xUHJ9  

pSodTG
$E  
 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。 N;i\.oY  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 !>EK %
OO  
 在该案例种，提出两个不同的目标： }z-6,i)'k  
 #1:最佳的优化函数@193nm +3]V>Mv  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 N@V:nCl  
b8|<O:]Hp  
9. 优化@193nm Pdk#"H-j  
NF'<8{~  
 初始参数： | &/_{T  
 光栅高度：80nm #hXxrN  
 占空比：40% cueaOtD  
 参数范围： gPIl:, d(  
 光栅高度：50nm—150nm t@q==VHF  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) gB]jLe  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 ?vQ:z{BO  
?b\oM v5y  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 HSEz20s  
 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。 ku
GaOO  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 iKG,"  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 mEyIbMci  
_=HNcpDA;0  
10. 优化@193nm结果 R]4 h)"  
ogJ *  
 优化结果： ba^/Ar(B  
 光栅高度：124.2nm |g1Pr9{wy  
 占空比：31.6% O"J"H2}S  
 Ex透过率：43.1% `@8O|j  
 偏振度：50.0 !1Nh`FN  
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。 'u6n,yRm  
EF'8-*  
 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。 $J#Z`%B^y  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 HJt '@t=Ak  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 AYfL}X<Ig  
jOm7:+H  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 |qpFR)l  
D/+l$aBz  
3ej[  
 初始参数： ~bz$]o-<  
 光栅高度：80nm /q) H0b  
 占空比：40% W=Mdh}u_I  
 参数范围： ?0+N  
 光栅高度：50nm—150nm uzIM?.H  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) {+V ]@sz  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% AOef1^S=  
:KS"&h{SY  
 优化结果： ijKQ`}JA  
 光栅高度：101.8nm 3 6t^iV*3  
 占空比：20.9% @TJ  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） Xh}G=1}  
 偏振对比度：50.0 P3v4!tR  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求，尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 H'Jz:6   
yatZAl(B  
12. 结论 8~3I^I_v  
&a)d,4e<M  
 应用的偏振分析器可以评价偏振光栅与波长和角度的关系。(同样适用于极紫外光谱范围) `nY.&YT  
 VirtualLab参数优化工具箱提供了不同的优化方式，用以改善提高光学元件的性能 o>|DT(Ib  
(如Downhill-Simplex-algorithm) FsS.9 `B  
 通过选择合适的评价函数(包括参数权重)可使优化更加合理化，并满足独立的要求。 )nrYxxN  
e$E>6Ngsr  
m[Mw2F  
QQ：2987619807 Vq'n$k}