[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） QS!Z*vG  
`g3AM%3  
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。 H`'a|Y  
\8=)X})  
1. 线栅偏振片的原理 }8" |q3k  
l _%<U  
2. 建模任务 PPH;'!>s"  

r5N TTc  
?&;_>0P  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 }6!/Nb  
 偏振元件的重要特性： >mX6;6FF  
 偏振对比度 icIn>i<m  
 透射率 |=*)a2  
 效率一致性 KILX?Pt[7  
 线格结构的应用(金属) f)j*P<V  
%~PcJhz  
3. 建模任务： >5#}/G&  
cz1+ XpU  
4. 建模任务：仿真参数 `_)H aF>/  
Vy
I\Jmr  
偏振片#1: Te L&6F$  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 ;b
*qunJ3L  
 高透过率(最大化) w~)tEN>  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) Bh'fkW3  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) 'E9{qPLk(  
偏振片#2: EW(bM^dk}  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 lYCvYe  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 !#_2 ![  
 光栅周期：100nm c0'ryS_Z9  
 光栅材料：钨 0t%]z!  
j :B/ FL  
5. 偏振片特性 rAfz?  
" Q?~LB  
 偏振对比度：(要求至少50:1) Ba8=nGa4KY  
-yBKA]"<I  
~Ym_ {  
- [h[  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) Or.u*!od&  
/ Qd` ?  
}LS8q  
fMg9h9U  
6. 二维光栅结构的建模 pQBn8H|Y  

UjQz  
\/YRhQ  
 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。 nH?6o#]N  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 0|FxSc
  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 Rtz~:v%  
dhob]8b  
Hvm}@3F|  
%rG4X  
7. 偏振敏感光栅的分析 s{Qae=$Q  

;6P>
S4`w  
 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。 T,
/rC{  
 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) @d0f+9d  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 O*l,&5  
8. 利用参数优化器进行优化 ;,[0bmL  

{WrEe7dLy  

PM[_0b  
 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。 iVn4eLK^v  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 *
)<+u~  
 在该案例种，提出两个不同的目标： 5OI.Ka  
 #1:最佳的优化函数@193nm 'JMW.;Lh?X  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 g=$U&Hgs  
g77M5(ME  
9. 优化@193nm 6/S.sj~  
hJ{u!:4  
 初始参数： "a)6g0gw  
 光栅高度：80nm iibG$?(  
 占空比：40% hU""YP~y  
 参数范围： Ahwi  
 光栅高度：50nm—150nm >;I8w(  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) %m |I=P  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 A+RW=|:  
=4eJ@EVM  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 m}wn+R  
 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(6hB  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 "5V;~}=S  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 pz /[${X  
oN,1ig  
10. 优化@193nm结果 tRdf:F\X  
`xBoNQai  
 优化结果： gPKf8{#%e  
 光栅高度：124.2nm r&E gP  
 占空比：31.6% |&=-Nm  
 Ex透过率：43.1% [j0[c9.p[  
 偏振度：50.0 k)n b<JW|r  
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。 v]V N'Hs?  
skcyLIb  
 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。 }N[X<9^Z  
 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。 2
L](4Q[M  
 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。 754MQK|g  
D!o[Sm}JO[  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 \ZLi Y  
U*r54
AyP  
031"D*W'i  
 初始参数： eK:?~BI!  
 光栅高度：80nm @.W;3|~qc  
 占空比：40%
 B(;MI`  
 参数范围： $IE}fgA@5  
 光栅高度：50nm—150nm \l:R]:w;ZI  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ;-Yvi,sS+  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% z^QrIl/<c2  
dxs5woP  
 优化结果： #<*.{"T  
 光栅高度：101.8nm N55F5  
 占空比：20.9% wSjDa.?'  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） 05LkLB  
 偏振对比度：50.0 #%;Uh  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求，尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 eyMn! a  
,j*9)  
12. 结论 oVpZR$  
zzf@U&x<  
 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) ))=6g@(  
 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 h=A  
(如Downhill-Simplex-algorithm) Nnh\FaI  
 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。 g5nJ0=9  
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QQ：2987619807 dC({B3#e{