[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） 43g1/,klm  

jHob{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。 zk1]?  
y%9Hu
  
1. 线栅偏振片的原理 +P+h$gQ  
-p0*R<t  
2. 建模任务 ` >>]$ZJ  

S@[NKY  
B*)mHSs2  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 Rt,po  
 偏振元件的重要特性： N`d%4)|{  
 偏振对比度 uzb|yV'B  
 透射率 >B``+Z^2  
 效率一致性 %x;~o:  
 线格结构的应用(金属) +BM[@?"hrh  
1fV)tvU$  
3. 建模任务： GB Vqc!
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NZG ^B/  
4. 建模任务：仿真参数 T+gH38!e  
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R9X k  
偏振片#1: 3A0Qjj=  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 mQt0?c _  
 高透过率(最大化) 2zbn8tO  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) K[?@nl?,z  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) v.sjWF  
偏振片#2: h'GOO(  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内  6shN%  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 ?Vh#Gr  
 光栅周期：100nm S&&QU#  
 光栅材料：钨 E:B<_  
Rxr?T-  
5. 偏振片特性 UCj<FN `  
ru/{s3  
 偏振对比度：(要求至少50:1) [_ uT+q3  
v=dK2FaY  
o:*$G~. k  
RH7!3ye  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) 4M0p:Ey '  

2B)1 tP  
<eS+3,  
.=yv m  
6. 二维光栅结构的建模 eNH9`Aa  

S|KUh|=Q  
2[1t )EW  
 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。 uK#2vgT  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 WAtv4  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 vxi_Y\r=T  
'~7zeZ'  
lqO>Q1_{K  
A42!%>PB  
7. 偏振敏感光栅的分析 _d^d1Q}V  

(7&b)"y  
 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。 6#qt%t%?D  
 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) ^xScVOdP  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 >[nR$8_J-l  
8. 利用参数优化器进行优化 F|'u0JQ)$  

GJU9[  

I\M }Dxpp  
 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。 Chad}zU`  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 dK8dC1@,X;  
 在该案例种，提出两个不同的目标： }}rp/16  
 #1:最佳的优化函数@193nm o!&+ _BKw  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 0`v-pL0|  
%h,&ND  
9. 优化@193nm C CLc,r>)  
OTAe#]#  
 初始参数： /2*BdE[yG  
 光栅高度：80nm ^B}q@/KV  
 占空比：40% H?ug-7k/  
 参数范围： W4P+?c>'2  
 光栅高度：50nm—150nm @Jqo'\~&  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) +7AH|v8  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 ([^f1;ncm  
@CxgoX^  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 #,1)@[  
 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。 D6fd(=t1Z  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 *(5T?p[7  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 2}*8( 32  
D dCcsYm,  
10. 优化@193nm结果 ~6O~Fth  
oIj-Y`92!  
 优化结果： %]4=D)Om  
 光栅高度：124.2nm LCzeE7x  
 占空比：31.6% `u
eOb  
 Ex透过率：43.1% ^^n (s_g  
 偏振度：50.0 ( *K)D$y  
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。 .wlKl[lE2  
8A::q;  
 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。 Lp4F1H2t-  
 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。 O 9M?Wk :  
 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。 E`C
!q X>  
;i/? fw[h  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 JBZ1DZAWC  

~v:IgS  
""_G4{  
 初始参数： @6aJh< c  
 光栅高度：80nm (#)XRm{t  
 占空比：40% !h<O c!9  
 参数范围： P3Vh|<'7  
 光栅高度：50nm—150nm 2|WM?V&  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) wa`c3PQGu  
 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% 8$Zwk7 w8A  
3-1a+7fD  
 优化结果： Q7d@+C  
 光栅高度：101.8nm v9KsE2Ei  
 占空比：20.9% (plT/0=^t  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间）
kd]CV7(7  
 偏振对比度：50.0 + 660/ e8N  
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。 ty4R2LnC  
V\]j^$  
12. 结论 ?2\oi*$  
@0C[o9  
 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) :("@U,  
 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 0*oavY*  
(如Downhill-Simplex-algorithm) f5{|_]q]  
 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。 loE;q}^  
Q 8;JvCz  
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QQ：2987619807 _IV!9 JL