[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） HeM-  
$e,'<Jl  
该应用案例说明了两个不同紫外光谱偏振片的参数优化，紫外偏振片具有亚波长线栅结构。两个系统具有不同的功能，如193nm工作波长和以及在期望光谱范围内效率的一致性。 3NgyF[c  
# |,c3$  
1. 线栅偏振片的原理 "@@Z{  
d7v
_>  
2. 建模任务 T :X A  

CI@qT}Y_  
GD }i=TK  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 ,%,.c^-  
 偏振元件的重要特性： 7)y +QU]  
 偏振对比度 KgEfhO$W  
 透射率 #l_hiD`;r  
 效率一致性 (W_U<~`t  
 线格结构的应用(金属) G1/  
?a` $Y>?h  
3. 建模任务： n;*W#c  
5w@Q %'o`I  
4. 建模任务：仿真参数 \m1jV>q  
x-@6U  
偏振片#1: $|}PL[aA#  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 Vc|uQ8Mi  
 高透过率(最大化) `r.  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) L@8C t  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) |%5nV=&\  
偏振片#2: firiYL"=44  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 `i3fC&?C  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 7|q _JdKoU  
 光栅周期：100nm u YJL^I8M'  
 光栅材料：钨 )`
90*  
w}``2djR'W  
5. 偏振片特性 '@eH)wh@m)  
!gFUC<4bu  
 偏振对比度：(要求至少50:1) KZ/2#`  
?\![W5uuXG  
]LZ,>v  
XLsOn(U\&  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) o|7 h  
ob"yz}  
%R LGO&  
-WK  
6. 二维光栅结构的建模 Zywx.@!  

+ +G%~)S:  
^Ts8nOGMh  
 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。 [49Ae2W`  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 hDHIi\%  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 41jlfKiOm  
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Y|T|  
+K03yphZr  
g\foBK:GE  
7. 偏振敏感光栅的分析 :pPn)j$  

c %.vI  
 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。 ?tFsSU  
 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) "4e{Cq  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 {>R'IjFc  
8. 利用参数优化器进行优化 5WG:m'$$  

+2S#3m?1  

_=;ltO  
 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。 uV+.(sjH  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 YN
31Lo  
 在该案例种，提出两个不同的目标： k?'<f  
 #1:最佳的优化函数@193nm Jsp>v'Qvq  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 (YH/#n1"{  
<P4*7:jX  
9. 优化@193nm u#`FkuE\}  
zCdzxb_h"  
 初始参数： 2OQDG7#Kc  
 光栅高度：80nm F(#~.i  
 占空比：40% 6%RN-  
 参数范围： yCG<qQz  
 光栅高度：50nm—150nm ;IYH5sG{  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 7JHS8C<]  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 FkJ
X)  
K7N.gT*4  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 e
<[0H 8  
 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。 ~^R?HS  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 -S,xR5  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 b&1-tYV  
eq#x~O4  
10. 优化@193nm结果 zr5(nAl  
yL>wCD,L  
 优化结果： =ykOh_M  
 光栅高度：124.2nm 81<0B@E  
 占空比：31.6% czv )D\*  
 Ex透过率：43.1% b[_${in:  
 偏振度：50.0 8${Yu  
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。 r9d dVD  
3@7<e~f  
 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。 {BlKVsQ  
 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。 $ZOKB9QccC  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 }.R].4gT  
~1yMw.04V  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 U DC>iHt  
XgmblNp1  
tSvklI  
 初始参数： )QvuoaJQ  
 光栅高度：80nm IAJYD/Y&?  
 占空比：40% 7berkU
0P  
 参数范围： ^sjL@.'m$N  
 光栅高度：50nm—150nm +e6c4Tw/  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) > \KVg(?D  
 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% >`@yh-'r  
5@{+V!o,  
 优化结果： U5z}i^8a  
 光栅高度：101.8nm 9C{\=?e;  
 占空比：20.9% j_r7oARL  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） v8`)h<:W?  
 偏振对比度：50.0 "n3i(sZ  
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。 d$G<g78D  
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12. 结论 .u_k?.8|  
>Lo!8Hen  
 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) G{cTQH|  
 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 CY4_=  
(如Downhill-Simplex-algorithm) D-8>?`n\  
 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。 %YaUc{.%  
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QQ：2987619807 O&:0mpRZ