[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） :a}hd^;[%8  
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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。 K!k,]90Ko  
r9@W8](\  
1. 线栅偏振片的原理 y1/$dn  
:h N*  
2. 建模任务 VVvV]rU~  

w@4q D  
&D uvy#J  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 .-[UHO05^8  
 偏振元件的重要特性： dV8mI,h  
 偏振对比度 CO1D.5  
 透射率 ooByGQ90V:  
 效率一致性 _5.^A&Y*  
 线格结构的应用(金属) [a
5L WW  
Xf9<kbRw/  
3. 建模任务： d)(61  
I1 j-Q8  
4. 建模任务：仿真参数 #Z}\;a{vZ  
%K /=7  
偏振片#1: k#ED#']N  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 :sFP{rFx~  
 高透过率(最大化) O(h4;'/E  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) ;p/RS#  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) #~q{6()e:  
偏振片#2: *8fnxWR  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 Z= dEk`  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 1/3Go97/qV  
 光栅周期：100nm _UYt  
 光栅材料：钨 FlRbGg^  
\Zqgr/.w/  
5. 偏振片特性 a84^"GH7  
U/m6% )Yx(  
 偏振对比度：(要求至少50:1) 2md1GWyP  
1-1x,U7w  
\q(RqD  
WL7R.!P  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) D&/(Avx.  
d /jO~+jP  
*n N;!*J  
I7nt<l!  
6. 二维光栅结构的建模 0Oc' .E9  

pRD8/7@(B{  
Z'>Xn^  
 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。 j\("d4n%C  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。  RN'|./N  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 /fWVgyW>6  
=E8lpN'  
lKrD.iYt8  
ot]E\g+!  
7. 偏振敏感光栅的分析 B5IS-d  

/<9VKMR_k  
 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。 ^UZEdR;  
 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) `)&-;CMY  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 !,+p
eMy  
8. 利用参数优化器进行优化 Fa,a)JY>  

vAbMU  

D:U:( pg  
 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。 !uii|"  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 X5cl'J(j9  
 在该案例种，提出两个不同的目标： \Q|1I  
 #1:最佳的优化函数@193nm t]#y}V  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 4iBp!k7  
D%N^iJC,9  
9. 优化@193nm r+217fS>  
su
N{)"  
 初始参数： ji="vs=y  
 光栅高度：80nm O7I:Y85i#O  
 占空比：40% G,e>dp_cPu  
 参数范围： xN:ih*+,v  
 光栅高度：50nm—150nm n
s9iTU)  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) P&V,x`<Z  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 H2l/9+  
~EG`[cv  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 fD  
 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。 9Ruj_U  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 -~~"}u  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 ~&4Hc%*IB  
Kgbgp mW  
10. 优化@193nm结果 jw
gXq(  
)d!,,o  
 优化结果： %<CahzYc6  
 光栅高度：124.2nm Q>] iRx>MZ  
 占空比：31.6% \Y_2Z/  
 Ex透过率：43.1% r j#K5/df  
 偏振度：50.0 %Wkvo-rOq  
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=EV5#A  
]y>)e
s1  
 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。 XZLo*C!MG  
 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。
_nOJ.G  
 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。 s9>f5u?d
K  
1T a48  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 7"Sw))H|  
r t@Jw]az  
CvKXVhf0$J  
 初始参数： ce{(5IC  
 光栅高度：80nm AC@WhL  
 占空比：40% yT%"<m6Y*\  
 参数范围： tT'*Uu5  
 光栅高度：50nm—150nm zs<W>
gBq  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) %Sr/'7 K  
 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% `[p*qsp_  
:'9%~q.D4  
 优化结果： /L\
]t  
 光栅高度：101.8nm y.AVH`_u  
 占空比：20.9% !'o5X]s  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） 0)`{]&  
 偏振对比度：50.0 [`nY/g:  
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。 o4,fwPkB  
6:O3>'
n  
12. 结论 Dj}n!M`2I  
R]O!F)_/'  
 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) /. GHR  
 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 Q?-HU,RBO  
(如Downhill-Simplex-algorithm) M9'Qs m  
 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。 ~N2){0j4  
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QQ：2987619807 86NAa6BW