[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） ~m<K5K6 V  
aJv+BX_,  
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。 ;Egl8Vhr  
*\#<2 QAe  
1. 线栅偏振片的原理 ,5<AV K-#Q  
*VXx\&  
2. 建模任务 PdVY tK%  

Q'jGNWep  
6H2Bf*i  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 v$@1q9 5J  
 偏振元件的重要特性： fk15O_#3  
 偏振对比度 D"$ 97  
 透射率 c/.s`hz  
 效率一致性 I/upiqy  
 线格结构的应用(金属) WYRC_U7  
?IQDk|<%  
3. 建模任务： RLex#j  
jQ7;-9/~N  
4. 建模任务：仿真参数 bbS,pid1  
Zc38ht\r;  
偏振片#1: Jm)7!W%3  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 , 0X J|#%  
 高透过率(最大化) m["e7>9G  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) bZUw^{~)D  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) d]K8*a%[-  
偏振片#2: ~Fo2MwE2~  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 \s)$
AF  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 #k/T\PQ0s  
 光栅周期：100nm z|],s]F>G  
 光栅材料：钨 9a@S^B>  
\2~\c#-k  
5. 偏振片特性 Q;l%@)m+~  
~C>;0a;<:  
 偏振对比度：(要求至少50:1) !|V_DsP  
Iao?9,NL9O  
2h<_?GM\s  
Ui"$A/  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) yYe>a^r4R  
)mAD<y+  
[oBRH]9cq  
mHW%^R=  
6. 二维光栅结构的建模 F5H*z\/={  

T>*G1-J#  
5cM%PYU4:v  
 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。 {
=Ji2k0U'  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 sqF.,A,  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 %*<Wf4P"  
pHoxw|'Y  
|;aZi?Ek[  
w Ad
a
P9h  
7. 偏振敏感光栅的分析 N0$ uB"  

=^
Ws/k  
 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。 1x/R  
 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) 9X1vL  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 Jk`l{N  
8. 利用参数优化器进行优化 ('uUf!h?\  

;){ZM,Ox  

#68$'Rl"o1  
 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。 2YQBw,gG  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 xrY >Or  
 在该案例种，提出两个不同的目标： Ed;!A(64r  
 #1:最佳的优化函数@193nm 5>e<|@2 X  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 E*tT^x)  
3 %r*~#nz  
9. 优化@193nm ow`F 
7  
]RadwH"0!  
 初始参数： Q9p7{^m&E  
 光栅高度：80nm )B-[Q#*A-  
 占空比：40% MYxuQ|w  
 参数范围： rK;<-RE<[:  
 光栅高度：50nm—150nm *\iXU//^)  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ,G?Kb#  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 c9nv=?/}f  
i
(e=
  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 R;U4a2~  
 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。 j~+(#|  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 `x#}co  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 |_s,]:  
(VCJn<@@  
10. 优化@193nm结果 ~EQ# %db  
zw5Ol%JF  
 优化结果： f/.f08  
 光栅高度：124.2nm KG(l=? N  
 占空比：31.6% NYxL7:9  
 Ex透过率：43.1% 5[*8CY  
 偏振度：50.0 <?;KF2A({  
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。 >wYmx4W>  
#4nBov3d  
 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。 KxhWZ3  
 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 nNd7v.U6  
 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。 ?vik2RW  
PF)s>  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 BP&]t1p  
Z)3oiLmD  
l\m7~  
 初始参数： K1;b4Sl?A  
 光栅高度：80nm [oXr6M:  
 占空比：40% ]haQ#e}WH  
 参数范围： W=HHTvK9Hh  
 光栅高度：50nm—150nm u?z,Vs"  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) r4?|sAK  
 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% #?>p
l.  
&[PA?#I`  
 优化结果： x>J(3I5_b  
 光栅高度：101.8nm 9RK.+2  
 占空比：20.9% _3g!_  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） Ak}`zIo  
 偏振对比度：50.0 i\4YT r,  
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。 ][8`}ki 1  
fCO<-L9k$  
12. 结论 9A`^(  
RO[X#c  
 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) Kb/qM}jS  
 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 e+m(g  
(如Downhill-Simplex-algorithm) 7D~~<45ct  
 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。 \m<$qp,n
 
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QQ：2987619807 :;]O;RXt