[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） (aq-aum-I  
`91Z]zGpU  
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。 /wkrfYRs  
vTL/% SJ8  
1. 线栅偏振片的原理 u_FN'p=.  
GXRW"4eF5  
2. 建模任务 l j+p}dt  

f>&*%[fw  
H;ujB \+  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 X0]$Ovq(l  
 偏振元件的重要特性： <)Y jVGG  
 偏振对比度 A-rj: k!  
 透射率 0sCWIGUW  
 效率一致性 $FZcvo3@*S  
 线格结构的应用(金属) 5'<mfY'B  
%MCS_'N J  
3. 建模任务： 05 .EI)7  
u<+"#.[2v~  
4. 建模任务：仿真参数 IIF <Zkpb  
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"D_h  
偏振片#1: 5XuQQ!`  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 kxmsrQ
>av  
 高透过率(最大化) %MEWw  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) r"t,/@`n  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) JbN,K  
偏振片#2: _x$\E  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 VZ7E#z+nM#  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 1@F>E;YjL=  
 光栅周期：100nm  lsgZ  
 光栅材料：钨 &2n5m&  
u(PUbxJ
V  
5. 偏振片特性 WmRu3O  

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 偏振对比度：(要求至少50:1) by$mD_sr  
E?VOst&  
iP1yy5T  
=c%gV]>G  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) Zv9%}%7p  
x&$8;2&.  
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}  
-$,'|\Y  
6. 二维光栅结构的建模 p4$4;)  

+WguWLO"  
8x8nQ*_  
 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。 Fc|N6I'o  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 :4LWm<P  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 N(O*"1b  
^+kymZ  
omT^jh  
xhB-gG=  
7. 偏振敏感光栅的分析 eQMa9_  

c(!pcB8  
 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。 NS "1zR+  
 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|)[R=+p1  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 98vn"=3  
8. 利用参数优化器进行优化 AXv-%k};  

R?Ch8mW.!  

<L2z|%`  
 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。 K
HM,lj*  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 V|/N-3M  
 在该案例种，提出两个不同的目标： WE+Szg(4x  
 #1:最佳的优化函数@193nm $^YHyfh  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 ?uW} XAi  
&4*f28 s  
9. 优化@193nm N37CAbw0  
CX; m8  
 初始参数：
L^2wEF  
 光栅高度：80nm ET%F+  
 占空比：40% shiw;.vR{B  
 参数范围： M7YbRl  
 光栅高度：50nm—150nm *=Ma5J.  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) -oY8]HrXfK  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 V|<'o<h8  
mt[ #=Yba  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 t&IWKu#  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 l vBcEg  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 ?q y*`  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 g3Ul'QJ  
j|b$b,rF\  
10. 优化@193nm结果 _P%PjFQ)  

;R3o$ZlY  
 优化结果： ; NO#/  
 光栅高度：124.2nm -.-@|*5  
 占空比：31.6% L\"eE'A  
 Ex透过率：43.1% ;)ERxMun  
 偏振度：50.0 iL~(BnsF  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 i;:}{G<  
v7@*dg  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 },O7NSG<o  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 V3/OKI\o  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 ?DY6V;&F@f  
SE$l,Z"[*b  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 !"ydl2  
W~s:SN  
Hdjp^O!  
 初始参数： LwH+X:?i  
 光栅高度：80nm T`c:16I  
 占空比：40% "i!W(}x+  
 参数范围： Q*8x Bi1  
 光栅高度：50nm—150nm Iomx"y]9  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) %iZ~RTY6 !  
 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% ;h#Q!M&e#  
af/0e}-  
 优化结果： Z'd]
oNF  
 光栅高度：101.8nm D"{%[;J
 
 占空比：20.9% ~SXqhX-`  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） `Y,Rk  
 偏振对比度：50.0 VI.Cmw~S  
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。 &0+Ba[Z ^  
)H&ZHaO,_  
12. 结论 +Edq4QYwR  
_# &_`bZH  
 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) DH.CAV  
 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<qz rO  
(如Downhill-Simplex-algorithm) i3>_E <"9  
 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。 vI(CX]o  
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QQ：2987619807 9q2x}