[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） *0^~@U  
CAC4A
  
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。 cI\[)5&  
=dDPQZEin  
1. 线栅偏振片的原理 c_*w<vJ-'  
GIxs>E'X  
2. 建模任务 =X7kADRq  

*YeQCt-l  
<n]PD;.4  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 b;UDgq8v  
 偏振元件的重要特性： ga%\n!S  
 偏振对比度 (vZ-0Ep}  
 透射率  )^{}ov  
 效率一致性 'Tjvq%ks
 
 线格结构的应用(金属) sV a0eGc  
X'PZCg W  
3. 建模任务： zvdut ,6<  
[5?Dov^j3  
4. 建模任务：仿真参数 h>\C2Q  
s<F*kLib  
偏振片#1: <z,)4z++  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 oc( '!c  
 高透过率(最大化) dz([GP'-*  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) Dc-K08c  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) %T]^,y$n  
偏振片#2: N:| :L:<1  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 ]5f;Kz)  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 [cd1Mf:[Y  
 光栅周期：100nm r9_ ON|  
 光栅材料：钨 -[-oz0`Sl{  
y ;[~(Yg[  
5. 偏振片特性 p!YK~cH
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>[;@ [4}  
 偏振对比度：(要求至少50:1) z:#]P0  
)DXt_leLg  
baII!ks  
r$={_M$  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) Bgm8IK)6  
cr!W5+r  
?^%[*OCCC!  
NLMvi!5w,  
6. 二维光栅结构的建模 +ausm!~6  

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Y  
?CQE6ch  
 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。 sq_>^z3T  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 V@`b7GM  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 bu _ @>`S  
R xITMt  
N^rpPq  
p<r<Y%  
7. 偏振敏感光栅的分析 hc|A:v)]  

@ar%`+_  
 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。 f1_;da  
 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) c6xr[tc%  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 (WT\
HR  
8. 利用参数优化器进行优化 _k2R^/9Ct%  

gLv+L]BnhH  

]\xt[/?{  
 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。 I+& T}R  
 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,\  
 在该案例种，提出两个不同的目标： y]jx-wc3O  
 #1:最佳的优化函数@193nm 6LDZ|K@  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 uBbQJvL  
b\(f
>
g[  
9. 优化@193nm U7g`R@  
x *I'Ar  
 初始参数： gGVt( ^  
 光栅高度：80nm 7p.8{zQ*  
 占空比：40% Z?o0Q\}1  
 参数范围： Qf=^CQ=lV  
 光栅高度：50nm—150nm B46:LQ9[  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) DS(>R!bb  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 _R\F
B|_  
fS4foMI63)  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 -w"I  
 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。 %Y
ZCdS  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 H2jypVs$2  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 R@3HlGuRKw  
W8g13oAu"  
10. 优化@193nm结果 5_!L"sJ  
eQ[akVMk  
 优化结果： 7I[[S!((s  
 光栅高度：124.2nm #-B<u-  
 占空比：31.6% mx}5":}  
 Ex透过率：43.1% ^`yhN  
 偏振度：50.0 bDvGFSAH  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 SdlO]y9E  
yT/rH- j;5  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 _|C3\x1c  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 55O}SUs!P  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 mHMsK}=~  
uN<=v&]q  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 c/K#W$ l  
B@-\.m  
tQzbYzG
b7  
 初始参数： Gk
5'|s  
 光栅高度：80nm MlWKfe<  
 占空比：40% OG<*&V  
 参数范围： ']2Vf]dB  
 光栅高度：50nm—150nm rwDLBpk  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) bnfeZR1m_  
 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% 85# 3|5n  
G
%~Vb  
 优化结果： &;ddnxFI  
 光栅高度：101.8nm esSj 3E  
 占空比：20.9% 15{^
waR6  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） 6g-jhsW6  
 偏振对比度：50.0 Q)aoc.f!v  
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。 L?u{vX  
&k)+]r  
12. 结论 Ia](CN*;6  
DH\Ox>b=  
 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) %t_'rv  
 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 i-0 :Fs  
(如Downhill-Simplex-algorithm) Q%aF~  
 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。 \_.'/<aQ  
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z&!o1uq  
QQ：2987619807 O8hx}dOjA