[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） _mKO4Atw  
E@aR5S>  
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。  [ottUS@  
vDz)q  
1. 线栅偏振片的原理 vAi kd#C)  
u<./ddC  
2. 建模任务 v&%GK5j7O  

<XX\4[wb  
iVzv/Lqm1  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 ;=Jj{FoG%  
 偏振元件的重要特性： 2:Q9gru  
 偏振对比度 $$2\qN -  
 透射率 IM}T2\tZ}  
 效率一致性 ?&ThMWl  
 线格结构的应用(金属) 0m6Vf x  
iV[g.sP-  
3. 建模任务： y iE[^2Pv  
MOY.$M,1  
4. 建模任务：仿真参数 MRiQaUg2  
5V4Z
e;K  
偏振片#1: IY?[0S  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 G*ZHLLO4S\  
 高透过率(最大化) K_',Gd4L  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) 5bR;R{:x  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) )V%xbDdS  
偏振片#2: G eN('0  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 .@ZqCH  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 UMuqdLaT9  
 光栅周期：100nm ZFNM>C^  
 光栅材料：钨 E8u:Fgs  
aR ao\Wp|  
5. 偏振片特性 #.UooFk+Y  
Xy:'f".M~\  
 偏振对比度：(要求至少50:1) ^[Cpu_
]D  
9%j_"+<c  
$&Ng*oX
 
kXA o+l  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) |\%[e@u  
*+re2O)Eh'  
: I28Zi*  
r4k=i
4  
6. 二维光栅结构的建模 X"YH49?  

:TqvL'9o  
e)LRD&Q  
 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。 _>%P};G{>  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 _?kjIF  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 FA<|V!a  
*P_(hG&c  
jt?4raNW  
I4:4)V?  
7. 偏振敏感光栅的分析 G1z[v3T  

W'u6F-$2  
 可通过“偏振分析器”对偏振敏感光栅进行分析，该工具是VirtualLab光栅工具箱的一部分。 P7O$*  
 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) l^w=b~|7=  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 P?VGY  
8. 利用参数优化器进行优化 #\[h.4i  

T_|%nF-+  

9{@[l!]W  
 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。 eRc+.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。 3 HOJCgit  
 在该案例种，提出两个不同的目标： =<R")D]4z  
 #1:最佳的优化函数@193nm Yb\t0:_  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 oa$-o/DhB  
5A oKlJrY  
9. 优化@193nm D*BZp0x  
A}pmr  
 初始参数： 8TGO6oY+=  
 光栅高度：80nm a|rN %hA4  
 占空比：40% l{ja2brX  
 参数范围： cih@:=Qy  
 光栅高度：50nm—150nm ~sT/t1Rp  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) yoiKt; S  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 "<uaG?:  
"S)2<tV  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 CZ"~N`  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 I.BsKB  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 @zo}#.g  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 s\i:;`l:=5  
"} =RPc%
9  
10. 优化@193nm结果 d5h]yIz^  
G<n(\85X  
 优化结果： VWDXEa9  
 光栅高度：124.2nm U$jw8I'.  
 占空比：31.6% /orpQUHA  
 Ex透过率：43.1% l3kYfq{";"  
 偏振度：50.0 eD5:0;X2  
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。 -5;Kyio  
/Iht,@%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。 ZI.;7G@|  
 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。  .>?h  
 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。 b-4gHW
 
0kC}qru'  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 5@l[!Jl0k  
:'1UX <&B  
|m{Q_zAB  
 初始参数： ?^y%UIzf  
 光栅高度：80nm }?[
^q  
 占空比：40% \i1>/`F  
 参数范围： FyD^\6/x  
 光栅高度：50nm—150nm V)x(\ls]SX  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) O`Ht|@[6  
 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% YdsY2  
`"~s<+  
 优化结果： 4cZig\mE;  
 光栅高度：101.8nm WZ}je!82  
 占空比：20.9% 6x18g(KbP  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） dLA'cQId  
 偏振对比度：50.0 BC!n;IAe  
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。 WKVoqp}  
K&1o!<|  
12. 结论 &qR1fbw"  
iV+'p->/  
 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) gFO|)I N  
 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 nT7{`aaQl  
(如Downhill-Simplex-algorithm) _`RzPIS^  
 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。 6AS'MD%&  
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QQ：2987619807
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