[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） 5gi`&t`  
WPLAh_fe  
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。 b{9q   
R5qC;_0cV  
1. 线栅偏振片的原理 U$qSMkj6RK  
]^"*Fdn  
2. 建模任务 + 6O5hZ  

Qu!Lc:oM?  
>lRX+?  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 u3Ua>A-  
 偏振元件的重要特性： S's\M5  
 偏振对比度 :FB#,AOa_  
 透射率 10{ZW@!7  
 效率一致性 ,qyH B2v  
 线格结构的应用(金属) Td}#o!4!  
UV$v:>K#  
3. 建模任务： Zn|vT&:Hg  
hQvSh\p  
4. 建模任务：仿真参数 8v_HIx0xu  
k~h'`(  
偏振片#1: r1
)Og  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 BJwPSKL  
 高透过率(最大化) Z25^+)uf*U  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) Ag^Cb'3X  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) S8^W)XgC;  
偏振片#2: `XS6t)!ik  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 Y&'Bl$`  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 Oe5=2~4O  
 光栅周期：100nm a=T_I1  
 光栅材料：钨 :VX?
j3qW  
YD 1u  
5. 偏振片特性 v=$v*W  
aHvTbpJ  
 偏振对比度：(要求至少50:1) tgKmCI  
43^%f-J5  
8lh{ R
  
)=8MO-{  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) I6ffp!^}Y  
*2Il{KOA^  
17 Hdj  
JL=MlZ  
6. 二维光栅结构的建模 c%n[v3]  

FhVi|Va  
wK!4:]rhG  
 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。 P33x/#VVE  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 :''^a  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 m_wBRan  
"JzQCY^C  
E=+v1\t)]  
]#z^G  
7. 偏振敏感光栅的分析 UJ3l8 %/`k  

ov.7FZ+
 
 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。 fH-V!QY
GF  
 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) ep* (  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 D7T(B=S6  
8. 利用参数优化器进行优化 p)NhV  

8wKF.+_A  

]{;=<t6  
 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。 [Dni>2@0  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 Rs_bM@  
 在该案例种，提出两个不同的目标： tQ=M=BPZ  
 #1:最佳的优化函数@193nm OsAH!e  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 jl YnV/ ]  
A8Tq2]"* S  
9. 优化@193nm $$_aHkI j  
SO^:6GuJ  
 初始参数： O:3LA-vA  
 光栅高度：80nm zcnp?
%  
 占空比：40% ^dj avJ  
 参数范围： }c?/-ab>  
 光栅高度：50nm—150nm >jMq-#*4  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) k\rzvo=U  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 rw/WD(  
('BFy>@  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 :\[W]  
 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。 ;dgxeP;mp  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 c~bi ~ f  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 9un* 1%  
'i#m%D`dt  
10. 优化@193nm结果 '_!j9A]g  
L>VZ-j  
 优化结果： .4DX/~F  
 光栅高度：124.2nm 0]%0wbY1  
 占空比：31.6% @y?<Kv}s  
 Ex透过率：43.1% ,w&8 &wj  
 偏振度：50.0 c@H:?s!0R  
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。 KKpO<TO  
Ct2m l  
 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。 ) inhPd  
 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。 ODa+s>a`^  
 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。 g$
+u;ER5  
t:y} 7un  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 ,
Yx"3i,  
xDv5'IGBb  
Sz4G,c  
 初始参数： M\\t)=q  
 光栅高度：80nm pt[H5  
 占空比：40% a![x^@nF  
 参数范围： -XNjyXm2  
 光栅高度：50nm—150nm .PjJ g^^  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) c|?0iN  
 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% "";[U  
.u[hK  
 优化结果： ;\~{79c  
 光栅高度：101.8nm rw>X JE  
 占空比：20.9% %@JNX}Y'  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） zGKDH=Yy ;  
 偏振对比度：50.0 i=
67  
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。 }2dz];bR  
pe(31%(h  
12. 结论 s>y=-7:N  
15PFnk6E|  
 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) Z(g9rz']0  
 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 x0aPY;,N0  
(如Downhill-Simplex-algorithm) [X>\!mt  
 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。 9v[cy`\  
N$u;Q(^  
0V{a{>+  
QQ：2987619807 Y4E
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