[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） :Lq=)'d;6  
&G7@lz@sK+  
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。 / KKA/  
C+-sf  
1. 线栅偏振片的原理 ]iaQD _'\  
.1[pO_  
2. 建模任务 tBE-:hX*  

(FOJHjtkM  
?M04 cvm  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 t=dZM}wj_\  
 偏振元件的重要特性： D^w<V%].  
 偏振对比度 !jN$U%/,%.  
 透射率 TA+/35^?  
 效率一致性 
>fgV!o4  
 线格结构的应用(金属) ns&(
g^  
SqT+rvTh  
3. 建模任务： }Q
{4G  
RH;Kbu  
4. 建模任务：仿真参数 &-ZRS/_d>  
|d_ rK2  
偏振片#1: 6hqqZ  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 mCEWp  
 高透过率(最大化) s;:quM  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) P/8z  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) eRIdN(pP  
偏振片#2: Bzr}+J  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 3$kElq[  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 Ijs=4f  
 光栅周期：100nm Jry643K>:;  
 光栅材料：钨 9S)A6]  
_2Fa.gi  
5. 偏振片特性 90+Hv:wF  
%l)~C%T  
 偏振对比度：(要求至少50:1) z';h5GNd>z  
BC1P3Sk 6X  
'8fh(`  
A;Uw b  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) 5>M@ F0  
QEl~uhc3  
l,1.6  
PX,fg5s\b  
6. 二维光栅结构的建模 edh<L/%D  

pPZ^T5-ks  
)hK1W\5  
 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。 ~sc@49p  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 OTwXc*2u]  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 2N_9S?a3sK  
TWTRMc;z+  
nB86oQ/S  
Hxd^oE  
7. 偏振敏感光栅的分析 69/qH_Y  

SQx:`{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。 BGV
y \F<  
 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) iMOf];O)  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 ?8)$N  
8. 利用参数优化器进行优化 &SK=ZOKg^  

FI(M 1iJ  

x$tzq+N  
 利用VirtualLab参数优化器可根据给定的评价函数轻松地对结构参数进行优化。 <2RxyoDL6  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 U*em)/9  
 在该案例种，提出两个不同的目标： rzgzX  
 #1:最佳的优化函数@193nm _fANl}Mf:  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 ;:pd/\<  
We*c_;@<  
9. 优化@193nm dCM*4B<  
d@t3C8  
 初始参数： ,@*`2I>`  
 光栅高度：80nm q CB9z  
 占空比：40% f7QX"p&P  
 参数范围： 1_.#'U>  
 光栅高度：50nm—150nm %uLyL4*L(p  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) R|H_F#eVn}  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 [u2)kH$  
"t"&6\  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 EaGS}=qY5  
 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。 abM4G  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 Yhd|1,m9f  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 r#[YBaCZJ  
@3b|jJyf  
10. 优化@193nm结果 +,
$"%C  
,W/D0  
 优化结果： k|}S K9  
 光栅高度：124.2nm VG`A* Vj  
 占空比：31.6% 9#@CmiIhy  
 Ex透过率：43.1% >h m<$3  
 偏振度：50.0 ?
V&[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。 VCvqiHn  
n`hes_{,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。 (_lc< Bj  
 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。 XOy#?X/`  
 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。 -m~[z  
QYL ';  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 %7?v='s=  
(8(z42  
q}["Nww-  
 初始参数： $'Hg}|53  
 光栅高度：80nm qqYH}%0dz  
 占空比：40% lFY;O !Y5\  
 参数范围： :I}_  
 光栅高度：50nm—150nm Uq6..<#  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) :Y[r^=>  
 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% VmB/X))  
+6{KrREX)  
 优化结果： K9*#H(
  
 光栅高度：101.8nm '4A8\&lQO  
 占空比：20.9% J)n g,i  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） KV0e^c;  
 偏振对比度：50.0 !lF|90=  
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。 G?/1 F1  
O!uB|*  
12. 结论 "t"=9:_t  
`#X{
.  
 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) pz^"~0o5  
 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 EQ>bwEG  
(如Downhill-Simplex-algorithm) <_H0Q_/(  
 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。 s^9N7'  
~4*9w3t   
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QQ：2987619807 +Z[%+x92