[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1）  jC4O`  
[8TS"ph>  
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。 .'&V#D0  
AJdp6@O+  
1. 线栅偏振片的原理 me:iQ.g
 
V,vc_d?,_o  
2. 建模任务 &y\igX1  

s*.3ZS5  
I3PQdAs~&h  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 FllX za)  
 偏振元件的重要特性： Zt_r9xs>  
 偏振对比度
:T5A84/C  
 透射率 y] y9'5_  
 效率一致性 bJPJ.+G7  
 线格结构的应用(金属) - zQ<ZE  
']h IfOD"r  
3. 建模任务： ;t!9]1  
ki#bPgT  
4. 建模任务：仿真参数 :]-$dEu&  
\FXp*FbQ  
偏振片#1: {:$NfW  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 MOeoU1Hn  
 高透过率(最大化)
(-J<Vy]  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) h;nQxmJ9  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) 7DZTQUb"  
偏振片#2: JRo;(wqZ  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 q~M2:SN@X  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 F 3s?&T)[G  
 光栅周期：100nm x;(g  
 光栅材料：钨 6bUl>4  
kT2Wm/L  
5. 偏振片特性 X.eB ;w/}  
v^TkDf(Oz  
 偏振对比度：(要求至少50:1) =JxFp, Xr  
a%*_2#  
c 6q/X*  
}uiPvO+&p  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) `O n(v  
=Epq%,4nG  
d'OGVN  
&`@lB (m  
6. 二维光栅结构的建模 A%n?}  

N%u  
Yv=g^tw
  
 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。 wASX\D }  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 6]ZO'Nwo  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 32^#RlSu8  
aj v}JV&:  
ju.OW`GM  
~bGC/I;W>  
7. 偏振敏感光栅的分析 )qd={  

5*1#jiq  
 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。 x`L+7,&n  
 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) 2LZS|fB9o  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 S(tEwXy  
8. 利用参数优化器进行优化 QTE:K?  

#g{Mne  

aaT5u14%  
 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。 }^9paU  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 >f%,`r  
 在该案例种，提出两个不同的目标： 9rS,?
  
 #1:最佳的优化函数@193nm nALnB1  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 =y<0UU  
)cKjiXn  
9. 优化@193nm OfJd/D  
[zx|eG<&-  
 初始参数： I*(1.%:m  
 光栅高度：80nm BfVBywty  
 占空比：40% ;j!UY.i  
 参数范围： bBG/gQ  
 光栅高度：50nm—150nm M}KZG'7  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 1!1DuQ  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 +`Fb_m)f  
tvT4S  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 b}}y=zO|$  
 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;r"+bS8  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 8,y{q9O  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 FR["e1<0  
C]Q>*=r  
10. 优化@193nm结果 69iM
0X!'u  
F1J#Y$q~L  
 优化结果： >j:|3atb  
 光栅高度：124.2nm 82s5VQ6  
 占空比：31.6% ])=H
  
 Ex透过率：43.1% kF?S 2(vH  
 偏振度：50.0 LyV#j>gD  
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。 1J&#&\,f&  
#4N >d~  
 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。 =Sa~\k+  
 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。 z
'*ml ?  
 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。 2m_H*1HJ  
71*>L}H  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 .aJ%am/:%  
B*2{M  
T\fudmj&  
 初始参数： _0m}z%rI  
 光栅高度：80nm 7PA=)a\  
 占空比：40% L&QtHSzy  
 参数范围： oc:x&`j  
 光栅高度：50nm—150nm M/l95fp  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) FCAJavOGH  
 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% /cYk+c  
hR0]8l|  
 优化结果： 77tZp @>hn  
 光栅高度：101.8nm XHZLWh"gS  
 占空比：20.9% wa2~C [  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） ExQ--!AC=  
 偏振对比度：50.0 H6{Rd+\Z  
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。 Z@u ;Z[@  
`BpCRKTG  
12. 结论 s<,"Hsh^CR  
.T{U^0 )  
 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) c[Yq5Bu{y  
 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 PK8V2Ttv  
(如Downhill-Simplex-algorithm) eWw y28t  
 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。 f@L\E>t  
LPMb0F}"5  
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QQ：2987619807 eiOi3q