[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） |as!Ui/J/  
6q<YJ.,  
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。 uxn)R#?  
Zt -1h{7  
1. 线栅偏振片的原理 qM4c]YIaSl  
uy_wp^  
2. 建模任务 ubsSa}$q  

i>L+gLW  
O-vGyNxP|  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 3FSqd<t;D  
 偏振元件的重要特性： U=Y)V%  
 偏振对比度 NE8 jC7  
 透射率 2N#$X'8  
 效率一致性 }TRAw#h  
 线格结构的应用(金属) x}/,yaWZ  
|!|^ v  
3. 建模任务： <^.=>Q0S\  
y
fQ5:X  
4. 建模任务：仿真参数 E"iUq  
<Tw>|cFT  
偏振片#1:
Kyt)2p  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 MvLs%GE%  
 高透过率(最大化) ] H~4  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) DDT_kK;  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) i!2TH~zl  
偏振片#2: E9\vA*a  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 %t=kdc0=_  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 [97:4.  
 光栅周期：100nm M$4k;  
 光栅材料：钨 !1T\cS#1%  
A,CW_  
5. 偏振片特性 'X).y1'  
G
2 ]H6G$M  
 偏振对比度：(要求至少50:1) A61^[Y,dX_  
UsGa  
DBLk!~IF  
~0$NJrUy  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) M}:=zcZ l  
6%`&+Lq  
\]Kh[z0"  
-&82$mj  
6. 二维光栅结构的建模 eg<bi@C1|  

kh~'Cn "O  
V6$xcAE"</  
 该案例使用一般二维光栅工具，该工具嵌入在VirtualLab光栅工具箱。 "q}FPJ^l_N  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 D.D$#O_n.S  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 'K@|3R  
m^'uipa\  
#Lsnr.80  
hc (e$##  
7. 偏振敏感光栅的分析 AIb2k  

gK#mPcn^  
 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。 o)6pA^+  
 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) dpQG[vXe  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 HCK|~k  
8. 利用参数优化器进行优化 qbrpP(.  

')a(.f  

g71[6<D  
 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。 *vgl*k?)  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 kdz=ltw  
 在该案例种，提出两个不同的目标： NC&DFJo  
 #1:最佳的优化函数@193nm u&G.4QQF  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 qQ\Y/}F  
>56>*BHD  
9. 优化@193nm jF`BjxrG  
MT(o"ltQ  
 初始参数： gOgps:  
 光栅高度：80nm 3mPjpm  
 占空比：40% \ w3]5gJZ  
 参数范围： Ehzo05/!  
 光栅高度：50nm—150nm  zYXV;  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) [dtbkQt,c  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 \xg]oKbn  
' |-JWH  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 (F7(^.MG  
 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。 Y@'8[]=0  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 Lb LiB*D#s  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 AM=z`0so  
Qf@I)4
'  
10. 优化@193nm结果 |t$Ma'P  
Zmbfq8K  
 优化结果： </uOe.l>Q  
 光栅高度：124.2nm t|t#vcB  
 占空比：31.6% aq7~QX_0G  
 Ex透过率：43.1% !w BJ,&E  
 偏振度：50.0 #plY\0E@  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 @aJ
!PV'ms  
;?C#IU  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 RN=` -*E1  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 12Y  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 P%K4[c W~  
Spt?>sm  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 q7u'_R,;  
o\vBOp?hj  
8p[)MiC5W^  
 初始参数： TLehdZ>^  
 光栅高度：80nm UGK*Gy  
 占空比：40% {Ay"bjZh  
 参数范围： hY`\&@  
 光栅高度：50nm—150nm phO;c;
y}  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) zbJT&@z  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% D7_*k%;@  
0p89: I*0  
 优化结果： "`N-*;*W  
 光栅高度：101.8nm YKQr, Now  
 占空比：20.9% U*.0XNKp{  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） /dnCwFXf  
 偏振对比度：50.0 Haqm^Ky$  
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。 m,fAeln  
+}jJ&Z9)  
12. 结论 },|M9I0  
]l8^KX'  
 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) -W>'^1cR  
 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 _V`DWR *  
(如Downhill-Simplex-algorithm) F2X0%te  
 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。 Z0l+1iMx  
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QQ：2987619807 $ImrOf^qt