[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） j,eo2HaL  
</zEg3F\  
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。 #c!lS<z  

U8?mc  
1. 线栅偏振片的原理 f$$/H>MJ  
va@Lz&sAE%  
2. 建模任务 gwMNYMI  

P= NDS2  
lL3U8}vn  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 bY:x8fl  
 偏振元件的重要特性： q0vQa  
 偏振对比度 V 5mTP'  
 透射率 _Fl9>C"u  
 效率一致性 ^09,"<@k  
 线格结构的应用(金属) Y$_B1_  
m-, x<bM?
 
3. 建模任务： DvvK^+-~  
8l`*]1.W<  
4. 建模任务：仿真参数 q2E_A  
 qX{+oy5  
偏振片#1: VI86KJu  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 sO@Tf\d  
 高透过率(最大化) n:!_  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) "chDg(jMZ  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) {P_.~0pc*  
偏振片#2: ?e 4/p  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 {`@G+JV~Jw  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 R\[e!g*I  
 光栅周期：100nm G"t5nHY\.  
 光栅材料：钨 j\M?~=*w  
(GfZ*  
5. 偏振片特性 G 3ptx! D  
iXjM.G  
 偏振对比度：(要求至少50:1) gPPkT"  
+
I28|*K"  
i/Zd8+.n$  
<e6#lF
QqK  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) ckCE1e>s  
FYQS)s  
WpvhTX  
M_DwUS1?  
6. 二维光栅结构的建模 X&H"51  

?:0Jav  
8quaXVj^a  
 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。 S_H+WfIHV'  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 4Z0]oIX  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 OjA,]Gv6  
V0mn4sfs  
JxU5 fe  
VIf.q)_k  
7. 偏振敏感光栅的分析 ?S=mybp  

X:{!n({r=  
 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。 F#E3q|Q"BS  
 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) _+MJ%'>S
 
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 W(p_.p"  
8. 利用参数优化器进行优化 8&dF  

HGg@ _9tW  

J'r^/  
 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。 |R:'\+E  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 _yR^*}xJb  
 在该案例种，提出两个不同的目标： A=0'Ks  
 #1:最佳的优化函数@193nm *LY8D<:zs  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 S+lqA-:  
)+Pus~w  
9. 优化@193nm N'=gep0
V@  
7G],T++N  
 初始参数： TA~{1_l  
 光栅高度：80nm 5!9zI+S|=`  
 占空比：40% /Z4et'Lo  
 参数范围： e+K^Aq  
 光栅高度：50nm—150nm Cgc\ ah  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) #`s"WnP9'!  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 T51 `oZ`  
|EN
h)M8}r  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 =g
|FT  
 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。 QmIBaMI#  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 vvOV2n.WD  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 T
[j,UkgGo  
3+bt~J0  
10. 优化@193nm结果 L/^I*p,  
e(G|;a  
 优化结果： /u+e0BHo  
 光栅高度：124.2nm EJ@ ~/)<  
 占空比：31.6% ;A!BVq  
 Ex透过率：43.1% RpYERAgT  
 偏振度：50.0 @\I#^X5lv  
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。 POR\e|hRT]  
{1 94!S4z  
 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。 8HdAFRw  
 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。 ;jTN| i'  
 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。 >yh2Lri  
S 6,.FYH  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 PnG
-h~Y3N  
t&Og$@  
Dn}Jxu'(  
 初始参数： 4nz35BLr  
 光栅高度：80nm T9q-,w/j;  
 占空比：40% P L+sR3bR  
 参数范围： j1HW._G  
 光栅高度：50nm—150nm dGTsc/$  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) /JU.?M35  
 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% ?b5^  
9JKEw  
 优化结果： w:l V"]1  
 光栅高度：101.8nm h3@v+Z<}  
 占空比：20.9% {T~#?v(  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） k+l b@!  
 偏振对比度：50.0 :S(ZzY Q  
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。 ?#Q #u|~  
*siFj CN<  
12. 结论 i
MRwp+$  
qA5r  
 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) 8|58 H  
 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 1]/.` ]1  
(如Downhill-Simplex-algorithm) @2v_pJy^  
 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。 IRqy%@)  
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QQ：2987619807 ^\,E&=/}M