[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） &8.z$}m  
*E$H;wKs8  
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。 Yr Preuh  
c '/2F0y  
1. 线栅偏振片的原理 \y<+Fac1S  
r]xdhR5  
2. 建模任务 @)+i{Niuv  

sCuQBZ h  
Y'\3ux0]4'  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 Ynv 9v\n|  
 偏振元件的重要特性： '
[0 3L9  
 偏振对比度 YL_!#<k@  
 透射率 p3i qW,[@  
 效率一致性 (}~ 1{C@  
 线格结构的应用(金属) `,<>){c|  
,2Sv1v$  
3. 建模任务： AJdlqbd'+  
8j({=xb
g&  
4. 建模任务：仿真参数 G>9'5Lt  
t%ou1&SO  
偏振片#1: wpJ^}+kF  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 IiQWs1  
 高透过率(最大化) P1vF{e  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) >7eu'  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) Q
q6%53  
偏振片#2: .f[\G*   
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 #nt<j2}m  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 \["1N-q b  
 光栅周期：100nm Fvcq^uZ  
 光栅材料：钨 r5<e}t-  
;L MEU_  
5. 偏振片特性 .l" _K  
LKoM\g(  
 偏振对比度：(要求至少50:1) Vz+=ZK r5  
t2`X!`  
P
<g|y4h  
`3H?*\<(
 
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) j.e`ip  
S<)RVm,!e  
X,Q6  
(W{rv6cq  
6. 二维光栅结构的建模 INeWi=1  

GNj/jU<o!  
:$u{  
 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。  $Adp  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 FeincZ!M  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 8O}A/*1FJ  
'3Y0D1`v  
fM zAf3  
zS>:7eG  
7. 偏振敏感光栅的分析 3L\s8O  

"J0Oa?  
 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。 C'xU=OnA8  
 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) cfQh  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 z;Gbqr?{{  
8. 利用参数优化器进行优化 Z"PDOwj5  

Bwi[qw  

lFzQG:k@  
 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。 A,A-5l<h]?  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 t8wz'[z  
 在该案例种，提出两个不同的目标： vX!dMJa0  
 #1:最佳的优化函数@193nm S|Ij q3  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 %`<`z yf  
CgPZvB[  
9. 优化@193nm U3d
R[*  
zMHf?HQ-Z  
 初始参数： hr 6LB&d_  
 光栅高度：80nm t=@Jw  
 占空比：40% au9Wo<mR  
 参数范围： JJZXSBAOU  
 光栅高度：50nm—150nm bC,M&<N  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) McMK|_H  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 5IB:4zx^h  
x4 A TK  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 1x<rh\oo  
 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。 WRU@i;l  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 ,:Ix s^-  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 vN6]6nUOiT  
=-B3vd:LF  
10. 优化@193nm结果 )Q pP1
[  
ZJJl944  
 优化结果： "T=3mv%S  
 光栅高度：124.2nm B}xo|:f!zj  
 占空比：31.6% gQcr'[[a  
 Ex透过率：43.1% (nP*  
 偏振度：50.0 rF j)5~  
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。 u=UM^C!
 
/dP8F  
 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。 x /Ky: Ky  
 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。 {II7%\ya  
 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。 U8I~co:h  
)9W#5V$  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 A#07Ly8kXn  
-gX2{dW  
!NY^(^   
 初始参数： z E7ocul  
 光栅高度：80nm XU })3]/  
 占空比：40% NS/L! "g  
 参数范围： (Vv[  
 光栅高度：50nm—150nm E*b[.vUp  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) #$z-]i  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% !JQ~r@j  
TD=/C|  
 优化结果： YQ`#C#Wb  
 光栅高度：101.8nm 7 V1k$S(  
 占空比：20.9% _q 9lr8hx  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） )p_LkX(  
 偏振对比度：50.0 D/6@bcCSY  
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。 y Q @=\'  
<TROs!x$a  
12. 结论 }Knq9cf  
*UxB`iA  
 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) GB0b|9(6D"  
 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 ImY*cW=M  
(如Downhill-Simplex-algorithm) 9@EnmtR  
 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。 _"Ke=v_5  
nv[Sb%/  
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QQ：2987619807 I;4Cv
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