[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） V~j^   
)5~T%_  
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。 pXO09L/nv  
U|tacO5w`  
1. 线栅偏振片的原理 [znN'Fg:"  
go AV+V7  
2. 建模任务 +5*bU
1}O  

ZAn @NA=  
S,6/X.QBv  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 bKM*4M=k  
 偏振元件的重要特性：
hZ*vk  
 偏振对比度 'hU5]}=  
 透射率 zhs@YMY  
 效率一致性 1bQO:n):~  
 线格结构的应用(金属) 8Lx/ZGy  
5uQ+'*xN%  
3. 建模任务： \]f+{d-&  
|{kbc0*  
4. 建模任务：仿真参数 GJcxqgk$  
1m"WrTen  
偏振片#1: rIcgf1v70  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 FqA4 OU  
 高透过率(最大化) "NLuAB.P  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) %6uZb sa  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) z~vcwiYAP  
偏振片#2: "[?DS  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 -`XS2  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 ]dNNw`1\V  
 光栅周期：100nm $rcv@-l  
 光栅材料：钨 02t({>`  
["Ts7;q9[  
5. 偏振片特性 >4luZnWMI  
SXqB<j$.;  
 偏振对比度：(要求至少50:1) 7yyX8p>  
=hvPq@C%  

J^jd@
E  
mbkt7. ,P  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) ~M^[  
[%bGs1U  
,b!D8{W"N  
r6uN6XCM  
6. 二维光栅结构的建模 G4SA u  

Fnak:R0  
}wiyEVAh{  
 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。 mTtaqo_Bh  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 EOu[X'gLr  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。
!38KHq^|&  
g@!U^mr*3  
B_ict)}ld  
/g+-{+sx  
7. 偏振敏感光栅的分析 Xrb7.Y0d  

63l& ihj  
 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。 L$_%T  
 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) ]>(pj9)  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 .c}+kHv  
8. 利用参数优化器进行优化 |E?r+]  

W
/BPf{U  

&^#iS<s1  
 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。 dX/7n=  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 ZtO$kK%q;  
 在该案例种，提出两个不同的目标： kVWcf-
f  
 #1:最佳的优化函数@193nm tlp,HxlP  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 !Ea >tQ|  
4t(/F`  
9. 优化@193nm 46NuT]6/4  
:po6%}hn  
 初始参数： /J-'[Mc'D[  
 光栅高度：80nm _"
Bj`5S  
 占空比：40% tIDN~[1  
 参数范围： 7\%JJw6h  
 光栅高度：50nm—150nm Cs>`f,o  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) R&Nl!QTJj  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 [5L?#Y  
g=nb-A{#  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 e%)iDt\j  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 }ZVond$y4  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 4@fv%LOQo  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 RKzty=j4  
nC,QvV  
10. 优化@193nm结果 W{'hn&vU  
rmA?Xlh\  
 优化结果： ZcjLv  
 光栅高度：124.2nm YRVh[Bqg`  
 占空比：31.6% EQlb:;j  
 Ex透过率：43.1% o+{,>t  
 偏振度：50.0 b3-j2`#  
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。 /gF)msUF  
bT 42G[x  
 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。 VB*c1i  
 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。 mM&P&mz/D  
 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。 GalSqtbmDt  
^L$`)Ja  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 1z7+:~;l  
k"cMAu.  
+'gO%^{l  
 初始参数： ;]1t|td8  
 光栅高度：80nm <rgK}&q  
 占空比：40% 6agG*
x  
 参数范围： + GQ{{B  
 光栅高度：50nm—150nm HL"c yxe  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 9Zl4NV&B  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% 7<]&pSt=  
G@ot^n3  
 优化结果： &T,,fz$  
 光栅高度：101.8nm 'e]>lRZ  
 占空比：20.9% y%%VJ}'X!  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） H(.9tuA  
 偏振对比度：50.0 #3 E"Ame  
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。 K!CVS7  
7I w^  
12. 结论 TfZM0Wz  
L^t%p1R  
 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) 3G4WKg.^  
 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 x`7Le
&4f  
(如Downhill-Simplex-algorithm) uxL+oP0  
 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。 Uzvd*>mv  

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QQ：2987619807 5lHt~hB\