[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） {##G.n\~  
Wf~^,]9N  
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。 =G-OIu+H!U  
oo'9ZE/%  
1. 线栅偏振片的原理 66=[6U9 *  
x9lA';})  
2. 建模任务 o}N@Q-i gq  

*D]:{#C*  
7oZ:/6_>  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 EP>u%]#  
 偏振元件的重要特性： k+QGvgP[4@  
 偏振对比度 0=ws)@[I  
 透射率 Z-@nXt  
 效率一致性 *|rdR2R!  
 线格结构的应用(金属) mxlh\'b  
[4Q;(67  
3. 建模任务： d4y#n=HnnV  
:H}iL*  
4. 建模任务：仿真参数 9*"  
;,{_=n>  
偏振片#1: @c~Z0+Ji  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 hh;kBv07o  
 高透过率(最大化) P\"kr?jZP  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) \/Y(m4<P
 
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) **q8vhJM  
偏振片#2: _}[ Du/c  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 9o@3$  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 a;o0#I#Si  
 光栅周期：100nm |MNSIb&,W  
 光栅材料：钨 ieyK$q  
N&8$tJ(hhx  
5. 偏振片特性 {;$oC4  
9<mMU:  
 偏振对比度：(要求至少50:1) PT>b%7Of  
>.<VD7p  
_c>iux;  
1W|jC  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) Zkp~qx  
!W}sOK7#  
 AG(6.  
jg$qp%7i%  
6. 二维光栅结构的建模 EjP;P}_iK  

)fJ"Hq  
~WA@YjQ]  
 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。 V]zZb-m=  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 -2hirA<^  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 -2.7Z`*(  
XoN~d  
:zL)O  
CE"/&I  
7. 偏振敏感光栅的分析 Sca"LaW1  

Nd0tR3gi7  
 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。 Tm"H9  
 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) J|WE&5'  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 -y.cy'$f  
8. 利用参数优化器进行优化 (]@S<0  

:1+Aj (  

t$BjJ -G  
 利用VirtualLab参数优化器可根据给定的评价函数轻松地对结构参数进行优化。 <Jgcj4D  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 mSYjc)z  
 在该案例种，提出两个不同的目标： p%I)&- 8  
 #1:最佳的优化函数@193nm e#[Klh$]EW  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 /pMOinuO  
N,Y)'s<  
9. 优化@193nm z:Am1B  
\%7*@&  
 初始参数： %a/3*vz/I%  
 光栅高度：80nm 1T|f<ChIF<  
 占空比：40% P<pv@l9)  
 参数范围： k9k39`t  
 光栅高度：50nm—150nm )n&h
O_c/  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ,z&S;
f.f  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 '5h`="  
|4\1V=(  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 Lx,=Up.  
 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。 aUw-P{zp%  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 DI\=udN  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 xsa`R^5/c  
53t_#Yte  
10. 优化@193nm结果  7)2K6<q  
2yA)SGri  
 优化结果： +M"j#H  
 光栅高度：124.2nm HA'~1$#z  
 占空比：31.6% j_JY[sex  
 Ex透过率：43.1% r!R-3LO0s  
 偏振度：50.0 .`Rt
  
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。 @&\Y:aRO%i  
oC5h-4~  
 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。 HzTmNm)  
 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。 868X/lL  
 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。 @!`__>K  
5Zq hyv=  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 3U<m\A1  
=RB {.%  
J?O0ixU  
 初始参数： 4l 67B]o  
 光栅高度：80nm xF8r+{_J)  
 占空比：40% Znb={hh  
 参数范围： zud_BOq{f  
 光栅高度：50nm—150nm S;4:`?s=i  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) (=j;rfvP  
 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% UWT%0t_T  
GD4S/fn3  
 优化结果： wQSan&81Q  
 光栅高度：101.8nm t6"%u3W8M  
 占空比：20.9% wv9HiHz8gD  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） 7P1Pk?pxy  
 偏振对比度：50.0 Qu|CXUk  
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。 1_+ h"LE  
@j|E"VYY  
12. 结论 p@jw)xI  
D?n6h\h\$%  
 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) `*s:[k5k  
 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.\K0!  
(如Downhill-Simplex-algorithm) AR[m+E  
 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。 _,drOF|e  
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QQ：2987619807 `;85Mo:qJ