[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） O.QR1  
A'~mJO/  
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。 f1'X<VA  
9#hp]0S6  
1. 线栅偏振片的原理 # }}6JM  
xSM1b5=Pu  
2. 建模任务 *tRsm
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KFO K%vbM  
zb4@U=?w}  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 `W+-0F@Y?@  
 偏振元件的重要特性： ~/JS_>e#6P  
 偏振对比度 W/t,7lPFb  
 透射率 D]"W|.6@  
 效率一致性 <a=OiY  
 线格结构的应用(金属) ?0KIM
* .  
73'AQ")UJ  
3. 建模任务：  03zt^<  
8`)* ?Q9~  
4. 建模任务：仿真参数 Gukvd6-g9b  
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偏振片#1: "PN4{"`V  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 p&<n_b  
 高透过率(最大化) (91ts$jH  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) < -W8  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) z<fd!g+^  
偏振片#2: I;wxgWOP  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 W"
vkmk  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 (Ly^+Hjg  
 光栅周期：100nm pYAKA1F  
 光栅材料：钨 Rm)hgmZ  
)jUPMIo  
5. 偏振片特性 YG=:lf  
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T0,  
 偏振对比度：(要求至少50:1) _](y<O^9yO  
t$VRNZ`dy  
UeZ(@6_:  
l4taD!WD/  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) Zon7G6s9`  
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)[UYCx'  
wexX|B^u  
6. 二维光栅结构的建模 V"K.s2U^  

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XI$W  
 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。 pnx^a}|px  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 `#!>}/m  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 ~fL`aU&  
WEG!;XZ  
Uy|!f]"?  
V,c^Vqy  
7. 偏振敏感光栅的分析 Hl(W'>*oL  

v)|a}5={  
 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。 | ~>7_:  
 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) 3"my!}03  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 OKau3T]  
8. 利用参数优化器进行优化 :?z@T[-  

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\!  

VFnxj52<  
 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。 N`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。 eS4t0`kP  
 在该案例种，提出两个不同的目标： jG& 8`*|*  
 #1:最佳的优化函数@193nm aA>!p{/x  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 wKfq'W{  
! ,H6.IH;S  
9. 优化@193nm *&#M`
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r+#g  
 初始参数： G#NbLj`h  
 光栅高度：80nm ';.y`{/  
 占空比：40% lF46W  
 参数范围： &"A:_5AU  
 光栅高度：50nm—150nm "9hD4R  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) G i(  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 L:@COy  
k'e1ZAn  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 fo>_*6i74  
 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。 IvQuxs&a  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 :~s*yznf  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 YFj#{C.  
N(J#<;!yb  
10. 优化@193nm结果 [;-;{ *{G  


'@.Lg0`  
 优化结果： HKOSS-`5  
 光栅高度：124.2nm 9]G~i`QQ  
 占空比：31.6% E/1:4?1 S  
 Ex透过率：43.1%
;8e}X6YU  
 偏振度：50.0 /yUKUXi  
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。 /Gb)BJk!  
,}>b\(Lk  
 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。 z([HGq5  
 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。 !VudZ]Sg  
 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。 O\]{6+$fm!  
QJx<1#  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 A+\rGVNH'S  
,ag* /  
W_/$H_04+  
 初始参数： mQU t 'j4  
 光栅高度：80nm ao(Lv+   
 占空比：40% ?e+y7K}"]  
 参数范围：
m*7RC4"J  
 光栅高度：50nm—150nm s{Y-Vdx  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) :Us+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% x @9rc,by  
q!5`9u6  
 优化结果： pOl6x iMx  
 光栅高度：101.8nm 7fT_]H8  
 占空比：20.9% &f)pU>Di  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） D7B g!*  
 偏振对比度：50.0 H2+Ijn19E  
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。 Wn2J]BH  
R"F:(  
12. 结论 4~nf~  
Tz\v.&? $  
 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) :V)=/mR  
 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 cvtn,Ml6  
(如Downhill-Simplex-algorithm) zE}ry!{  
 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。 {e[~1]j3  
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QQ：2987619807 A*]sN8