[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） "uV0Oj9:  
rXHHD#\oF  
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。 i
~v@  
b?+Yo>yF8  
1. 线栅偏振片的原理 zJB+C=]D7H  
%xH
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2. 建模任务 4wM$5  

S2{ ?W  
_umO)]Si  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 P:zEx]Y%  
 偏振元件的重要特性： Ggxrj'r  
 偏振对比度 B?/12+sR  
 透射率 P /f ~  
 效率一致性 &CPe$'FYI  
 线格结构的应用(金属) #!<+:y'S?  
5 \.TZMB  
3. 建模任务： lHj7O&+  
OFPd6,(E  
4. 建模任务：仿真参数 h
} b^o*  
[{.\UkV@  
偏振片#1: tM?I()Y&P  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 PauFuzPP  
 高透过率(最大化) \`<s@U  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) 9iN!hy[  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) b}q(YgH<  
偏振片#2: [wpt[zG
  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 C*6bR? I9  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 }M"'K2_Z  
 光栅周期：100nm 56~da ){gd  
 光栅材料：钨 ,~68~_)  
B'#gs'fl  
5. 偏振片特性 m`4j|5  
Vm5P@RU$w;  
 偏振对比度：(要求至少50:1) :-jP8X  
5;KT-(q~  
7$!Bq#  
BDm H^`V  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) *~aI>7H  
,;-cz-,  
1PjX:]:  
oFx gR9  
6. 二维光栅结构的建模 fJN9+l  

KgkB)1s@n  
7!d<>_oH  
 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。 |r*1.V(  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 hD~/6bx  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 9bYHb'70  
mgl' d  
\VzQ1B>k  
iO#xIl<  
7. 偏振敏感光栅的分析 ,DsT:8  

#B{F{,vlu,  
 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-P_}}K 79  
 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) . *+7xL  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 A7}|VV  
8. 利用参数优化器进行优化 A=>6$L];'  

Ki6BPi^  

nFOG=>c}  
 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。 o`]FH_  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 m^&mCo,  
 在该案例种，提出两个不同的目标： W8/6  
 #1:最佳的优化函数@193nm W5yu`Br  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 :)S4MoG  
x{w?X.Nt  
9. 优化@193nm Fgq*
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[?(W7  
 初始参数： k0=y_7 =(5  
 光栅高度：80nm ^Rh~+  
 占空比：40% KV(W|~+rM  
 参数范围： c_=zd6 b$S  
 光栅高度：50nm—150nm 6:X\vw  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致)
$G.|5sEk  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 7
q=xW6  
*m/u3.\  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 rkXSygb  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 vK/Z9wR*05  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 ,RH986,6V  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 5,fzB~$TX(  
K~N[^pF  
10. 优化@193nm结果 \Fjq|3`<l  
<T9m.:l  
 优化结果： u>@G:kt8  
 光栅高度：124.2nm %ua5T9H Z  
 占空比：31.6% WJ,ON-v  
 Ex透过率：43.1% )^3655mb  
 偏振度：50.0 W{2y*yqY  
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。 DSa92:M}  
>@W#@W*I@  
 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。 G(e?]{(  
 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。 ;trR'~  
 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。 $80/ub:R  
4(]('[M  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 ".=EAXVU  
CdjGYS  
b?,y%D)'  
 初始参数： F*u;'K  
 光栅高度：80nm ggWfk  
 占空比：40% *a4eL [  
 参数范围： 9wzYDKN}  
 光栅高度：50nm—150nm jHzb,&
  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) BGS6uV4^>  
 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% )kUw,F=6  
A>k;o0r  
 优化结果： A |B](MW%O  
 光栅高度：101.8nm =r2d{  
 占空比：20.9% nEYJ?_55  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） OWzIea@  
 偏振对比度：50.0 lAQ&PPQ  
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.SHY!U}  
kW9STN  
12. 结论 uQlVzN.?  
622).N4  
 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) /(w5S',EL  
 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 &2DW  
(如Downhill-Simplex-algorithm)
nHX@  
 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。 v3B ^d}+.  
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QQ：2987619807 NT
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