[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） -qF|Y f  
/ep~/#Ia  
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。 RkM!BcB  
m8'1@1d|  
1. 线栅偏振片的原理 (v}:  
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2. 建模任务 ^Quy64M  

4N&}hOM'S  
^eii 4  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 N5DS-g
v  
 偏振元件的重要特性： *Yw6UCO  
 偏振对比度 7O#>N}|  
 透射率 >wwEa4   
 效率一致性 J;dFmZOk  
 线格结构的应用(金属) XLT<,B}e  
Z)%p,DiNM  
3. 建模任务： 0saEcJ-  
9`AQsZ2  
4. 建模任务：仿真参数 f`e.c_n(  
RU=%yk-gM  
偏振片#1: &7LfNN`  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 FmPF7  
 高透过率(最大化) b%(0AL  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) "2J;~  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) syF/jWM5  
偏振片#2: v]v f(]""  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 vq}V0- <  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率
OuoZd!"qf  
 光栅周期：100nm -SQYr  
 光栅材料：钨 ryN-d%t?  
Hg4Ut/0  
5. 偏振片特性 sdLFBiR  
pyKMi /)bL  
 偏振对比度：(要求至少50:1) _~!,x.Dbp  
qF?S[Z;  
=LRUasF  
t%)L8%Jr  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) x{m)I<.:  
Vr'Z5F*@  
UxW~

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*;Vq0a!  
6. 二维光栅结构的建模 ?NL2|8  

*jYwcW"R{z  
*G9;d0  
 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。 U5Y*xm<  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 t/3veDh@  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 1xw},y6T2  
?mV[TM{p  
\ .:CL?m#  
oR+Fn}mG  
7. 偏振敏感光栅的分析 :7R\"@V4  

eA!aUu  
 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。 XLtuck  
 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) Ss8`;>  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 PgVM>_nHk  
8. 利用参数优化器进行优化 a@%FwfIu  

>6@UjGj54  

NWKD:{  
 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。 j*CnnM#n  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 Ar|_UV>Zf  
 在该案例种，提出两个不同的目标： [\I\).  
 #1:最佳的优化函数@193nm il:+O08_  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 A0'Yfuie  
Z rvb %  
9. 优化@193nm -`rz[";n  
HbCM{A9  
 初始参数： Lw3Z^G  
 光栅高度：80nm A H`6)v<f  
 占空比：40% [~$9n_O94  
 参数范围： 63ht|$G  
 光栅高度：50nm—150nm v\Q${6kEtx  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) x H\5T!  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 94H 6`  
Zpg$:Rr  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 #p0vrQ;5f  
 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。 i:@00)V{,  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 O
"^KX5  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 fAYm3+.l3  
]
5B5J  
10. 优化@193nm结果 )|3?7?X  
2}t2k
>  
 优化结果： $:SHZe  
 光栅高度：124.2nm |6$6Za]:  
 占空比：31.6% *uNa(yd  
 Ex透过率：43.1% &Zd!|u  
 偏振度：50.0 GJU84Xn7  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 m%l\EE  
}>>BKn   
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 Yaht<Hy  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 9tWu>keu  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 "\Z.YZUa\  
R Mrh@9g  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 an=8['X  
2{% U\^-  
*ax$R6a#X  
 初始参数： `VwZDU~6  
 光栅高度：80nm pq*W;6(-  
 占空比：40% RdRF~~R%  
 参数范围： :[?hU}9  
 光栅高度：50nm—150nm 0ERA(=w5  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) _f8Wa u# "  
 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% ssUWr=mD  
{}y"JbXM
j  
 优化结果： Q,S~+bD(z  
 光栅高度：101.8nm &A)AV<=>T  
 占空比：20.9% 4"U/T1&  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） uS`XWn<CSD  
 偏振对比度：50.0 b*&AIiT  
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。 2+m%f"  
B+
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12. 结论 XEl-5-M"  
38#BINhBt
 
 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) xkV(E!O  
 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 0A9llE  
(如Downhill-Simplex-algorithm) C@1B?OfJ  
 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。 H\H4AAP5F$  
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QQ：2987619807 rO4R6A