[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） g9 .b6}w!  
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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。 @.Pd3CB0  
(=n{LMa  
1. 线栅偏振片的原理 ay}}v7)GM  
E/MD]ox  
2. 建模任务 Gh3b*O_,  

}Gmwm|`*  
nM*-Dy3ou  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 K&2{k+w  
 偏振元件的重要特性： 5;{Q >n  
 偏振对比度 R pUq#Y:a  
 透射率 [=dK%7v  
 效率一致性 G:'hT=8  
 线格结构的应用(金属) 9os>k*  
9V5}%4k%+  
3. 建模任务： |X:"AH"S  
|G^w2"D_Z  
4. 建模任务：仿真参数 ?7Kl)p3  
p*F.WxB)4  
偏振片#1:  xY]Y  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 .EJo9s'  
 高透过率(最大化) nksx|i l  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) Gw4~  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) g"pjWj)?  
偏振片#2: L\1&$|?  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 zo!e<>o  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 9"T&P_   
 光栅周期：100nm Bf {h\>q  
 光栅材料：钨 xaQO=[  
`;?`XC"m  
5. 偏振片特性 Pc"g  
Npq_1L  
 偏振对比度：(要求至少50:1) W dM?{; #  
|$
AoI  
h B@M5Mc$  
QtM9G@%  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) "Dr8}g:X  
pP JhF8Dt  
C!a
#M{:  
E?,O>bCJ5  
6. 二维光栅结构的建模 l_Eeus  

{<f |h)r  
(yh zjN~  
 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。 W|NT*g{;M  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 i@Vi.oc4[  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 "n,?)  
:PJ5~7C  
F^La\cZ*'  
QQ1|]/)  
7. 偏振敏感光栅的分析 hq.XO=0"k  

^5{M@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。 Ft} h&aYP  
 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) VV'K$v3'N8  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 G)
|s(C!  
8. 利用参数优化器进行优化 3m2hB%SNb  

2<"kfan  

|2ttdc.  
 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。 El9D1],  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 v'fX'/  
 在该案例种，提出两个不同的目标： @fjVCc;  
 #1:最佳的优化函数@193nm luPj'd?  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 1$A7BP  
|3ob1/)p0  
9. 优化@193nm NG)Xk[q4  
T~&9/%$F  
 初始参数： Q^p>hda  
 光栅高度：80nm `Z)]mH\X  
 占空比：40% GxFmw:  
 参数范围： A9:dHOmT^U  
 光栅高度：50nm—150nm )p?p39
>h  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) dq.'[  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。
vCj,aSW  
Z+3j>_Ss  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 CVa?L"lK  
 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。 b~5Q|3P9  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 0vi)my;!  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 # Vq"Cf  
dc]D 8KX  
10. 优化@193nm结果 xoT|fgb  
szZ8
-
Y  
 优化结果： bOvMXj/HV=  
 光栅高度：124.2nm
3$~6+i  
 占空比：31.6% *{#l0My  
 Ex透过率：43.1% :\Pk>a  
 偏振度：50.0 3M@!?=|U  
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。 v \xuq`  
}\-"L/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。 CcDi65s  
 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。 S*0P[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。 e [}m@
a  
Pl9Ky(Q`V  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 
z]\CI:  
=o<iBbK#|  
BS(XEmJn&j  
 初始参数： li`4&<WG
C  
 光栅高度：80nm D=!e6E<>@  
 占空比：40% C{5^UCJkg  
 参数范围： )|Il@unp/  
 光栅高度：50nm—150nm -nsI
5\]  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) S2!$  
 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% )9PP3"I  
r/G6O  
 优化结果： 8B|qNf `Yi  
 光栅高度：101.8nm {&qB!axj  
 占空比：20.9% <dd(i  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） ^o|Gx  
 偏振对比度：50.0 1vmK
d  
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。 Gl@-RLo  
/8s+eHn&%  
12. 结论 yn;sd+:z  
<gtqwH]   
 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) \_#Z~I{  
 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 L<`p;?  
(如Downhill-Simplex-algorithm) ?F!='6D}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。 L{i,.aE/nO  
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QQ：2987619807 HAHLF
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