[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） W\O.[7JP  
~uuM
0POo  
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。 "MDy0Tj8EN  
1r<'&f5  
1. 线栅偏振片的原理 R".*dC,0'B  
&_3o1<  
2. 建模任务 rrl{3
?  

q]v{o8:U  
:-j/Y'H_  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。
sM9NHwg  
 偏振元件的重要特性： u9{Z*w3L7  
 偏振对比度 (n2=.9k!  
 透射率 1(/rg  
 效率一致性 I}\`l+  
 线格结构的应用(金属) u4Z Accj  
YGZa##i  
3. 建模任务： z[0t%]7l  
MYUL y2)  
4. 建模任务：仿真参数 `'ak/%Krh  
7qg. :h  
偏振片#1: $~T|v7Y%  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 ORt)sn&~d  
 高透过率(最大化) Cp#}x1{  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) T>m|C}yy  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) dEfP272M  
偏振片#2: |qb-iXW=  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 ]GzfU'fOn|  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 VB~Do?]*k%  
 光栅周期：100nm 2&:nHZ)  
 光栅材料：钨 _+qtH< F/  
2~@Cj@P]  
5. 偏振片特性 |w.5*]?H  
8-)@q|  
 偏振对比度：(要求至少50:1) $lF\FC  
kQ.3J.Q5  
B{NGrC`5)  
Lasi)e=$<  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) W 6CNMI]  
@eRv`O"  
=2d h}8Mz  
_%<qZT  
6. 二维光栅结构的建模 }M${ _D  

y&2O)z!B  
xOc&n0}%  
 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。 gm}zF%B"  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 *YWk.  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 =Ka :i>  
0lpUn74F  
:Q
>{Y  
ptTp63+  
7. 偏振敏感光栅的分析 D=~3N  

%F]:nk`  
 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。 3$ BYfI3H  
 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) :JzJ(q/  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 "=*  
8. 利用参数优化器进行优化 Wq*W+7=.  

:SVWi}:Co1  

UvVq#<-  
 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~y  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 RGLi#:0_.x  
 在该案例种，提出两个不同的目标： 5}`e"X  
 #1:最佳的优化函数@193nm iIU>:)i  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 oY7 eVuz  
{_X&{dZLX  
9. 优化@193nm Q5tx\GE  
o*s3"Ib  
 初始参数： \>  
 光栅高度：80nm X=pPkgW  
 占空比：40% CM+/.y T  
 参数范围： ,%,.c^-  
 光栅高度：50nm—150nm Yx<wYzD  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) xMo'SpVz:  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。
IoWK 8x  
"$|ne[b2  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 be~'}`>  
 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。 yx/.4DW1Ua  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 BY??X=  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 9d&}CZr  
NU!B|l  
10. 优化@193nm结果 w-?Cg8bq<  
<k-hRs2d  
 优化结果：  ~bLhI  
 光栅高度：124.2nm gR8vF  
 占空比：31.6% *\F,?yU  
 Ex透过率：43.1% 3ypf_]<  
 偏振度：50.0 $Z4IPs  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 -LEpT$v|  
Qb&gKQtt@  
 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。 3(>NS?lX  
 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。 ^0T[V-PgiD  
 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。 1<3!  
f7j9'k  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 F(;C \[Ep  
2^=.jML[  
>O}J*4A>+#  
 初始参数： &Ch~$Wb^  
 光栅高度：80nm ~QE-$;  
 占空比：40% Z1M{5E  
 参数范围： }A'Ro/n  
 光栅高度：50nm—150nm D``>1IA]  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) o:Q.XWa@MG  
 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% ^_pJEX  
S*?x|&a  
 优化结果： wv_<be[?*  
 光栅高度：101.8nm Shb"Jc_i
 
 占空比：20.9% {]dH+J7  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） 9>HCt*|_8  
 偏振对比度：50.0 TeWpdUCO  
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。 Gu@Znh-D  
]*JH~.p  
12. 结论 UqZ#mKi  
!0 -[}vvU  
 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) yaKw/vV  
 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 iZDZ/hohv  
(如Downhill-Simplex-algorithm) 3eP7vy  
 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。 sn?YD'>k  
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QQ：2987619807 p) ea1j>N