[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） I,E?h?6Y  
:NhO2L  
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。 "IZa!eUW  
ux=w!y;}  
1. 线栅偏振片的原理 !S$:*5=&  
xsIY7Ss U  
2. 建模任务 DBo%fYst  

u}#(.)a:  
R|6Cv3:  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 ,1y@Z 5wy  
 偏振元件的重要特性： 1auIR/=-  
 偏振对比度 W\>fh&!)  
 透射率 Q)~aiI0  
 效率一致性 bHY=x}Hv  
 线格结构的应用(金属) BGvre'67  
S(k3 `;K  
3. 建模任务： =rMUov h  
^P[e1?SZG  
4. 建模任务：仿真参数 R"-mKT}  
aHV;N#Lx3  
偏振片#1: ?k+xSV  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 >Rl"  
 高透过率(最大化) 6gL#C&  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) 5Y.)("1f}f  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) U'k*_g
 
偏振片#2: x,'(5*  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 RF`.xQ26=  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 9)h"-H;5:  
 光栅周期：100nm wx]0p  
 光栅材料：钨 4n#M  
+G$4pt|=  
5. 偏振片特性 &pP;Neh;  
"0V.V>-p  
 偏振对比度：(要求至少50:1) Wvq27YK'  
]Oe2JfJwx  
#oS<E1  
)!3V/`I  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) Bj+S"yS  
4(#'_jS  
WEw6He;  
%2}-2}[>  
6. 二维光栅结构的建模 $|zX|  

6`&a&%,O  
VRVO-Sk  
 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。 |O{m2Fi  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 wVvF^VHV^  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 I )~GZ  
lz/8  
,dv+p&Tz2  
I:E`PZ  
7. 偏振敏感光栅的分析 T"(&b~m2b4  

1m'k|Ka  
 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。 6{@w="VT  
 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) +Te\H  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 '<gI8W</  
8. 利用参数优化器进行优化 1ufp qqk  

kq?Ms|h  

^dI424  
 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。 ?3/qz(bM  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 L{#IT.  
 在该案例种，提出两个不同的目标： ,A9]CQ  
 #1:最佳的优化函数@193nm q?H|o(  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 S~<$Hy*kh  
$1SPy|y  
9. 优化@193nm DKH-Q(M56  
Ij 79~pn  
 初始参数： V~UN  
 光栅高度：80nm ~b(i&DVK  
 占空比：40% ru'F6?d  
 参数范围： ?'IP4z;y  
 光栅高度：50nm—150nm EHSlK5bD,  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) DMs,y{v  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 $ux,9H'[  
af6M,{F  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 pXtl 6K%  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 #./fY;:cj  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 CYt?,qk-r  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 ;Y)w@bNt@  
BfXgh'Z~  
10. 优化@193nm结果 l(yZO$
  
J.3u^~zy  
 优化结果： BIH-"vTy  
 光栅高度：124.2nm )i6mzzj5  
 占空比：31.6% mR!1DQ.\<  
 Ex透过率：43.1% 1&\0:vA^Y  
 偏振度：50.0 NxfOF  
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。 a a<8,;  
t1]K<>g  
 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。 wDw[RW3  
 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。 m.hkbet/R  
 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。 sXqz+z$*  
;:iY)}  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 6=kEyJT'  
QemyCCP+  
9q)Kfz  
 初始参数： SQ@y;|(  
 光栅高度：80nm Cwr~HY  
 占空比：40% 4"GR] X  
 参数范围： ag;Q F  
 光栅高度：50nm—150nm I) rCd/  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) =NpYFKmMhV  
 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% z Eq GD2"  
q~ tz? T_  
 优化结果： v0ujdp,B  
 光栅高度：101.8nm a@8v^
G  
 占空比：20.9% % BVs47g  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） v/@^Q1G/:  
 偏振对比度：50.0 ^9m\=5d  
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。 >1s* at/h  
K'55O&2  
12. 结论 t9nqu!);  
A_V]yP  
 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) G, 44va  
 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 ,aOl_o -&  
(如Downhill-Simplex-algorithm) H-WJp<_  
 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。 Moy <@+  
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QQ：2987619807 ~Io7]