[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） ^u)rB<#BR  
O>V(cmqE`  
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。 Rri`dmH   
VT=K"`EpQ  
1. 线栅偏振片的原理 IgM v =^U  
y ~AmG~  
2. 建模任务 v <Hb-~  

Zw$ OKU  
IU!Ht>  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 6>DLp}d  
 偏振元件的重要特性： 2 9#]Vr  
 偏振对比度 B~TN/sd  
 透射率 6sB$<#  
 效率一致性 {'R)4hL  
 线格结构的应用(金属) SDBt @=Nl  
Y~qb;N\  
3. 建模任务： v01#>,R  
^8K/xo-  
4. 建模任务：仿真参数 B?6QMC;  
Eg8i _s~:  
偏振片#1: [uR/M
 
 偏振对比度不小于50@193nm波长 4tJa-7  
 高透过率(最大化) JNo8>aFOb  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) #I%s3  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) C;qMw-*F  
偏振片#2: fKkjn4&W  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 (-"`,8K 2}  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 YD&_^3-XM  
 光栅周期：100nm g1|w?pI1  
 光栅材料：钨 `# ^0cW  
0=![fjm  
5. 偏振片特性 S>f&6ZDNY(  
Gr)-5qh  
 偏振对比度：(要求至少50:1) 3f&|h^\nD  
u\g,.C0  
6 hiC?2b{x  
~&g a1r2v?  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) bd\=h1  
g.C5r]=+&  
2 ZG@!Y|  
(vyz;Ob  
6. 二维光栅结构的建模 M{KW@7j  

r@$ w*%  
?L|yaC~  
 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。 U[||~FW'  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 >D_F!_  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 _gV8aH ZyM  
!OE*z $\  
&jf7k <^  
d2jr8U  
7. 偏振敏感光栅的分析 {
o|k.zy  

|wp,f%WK  
 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。 I}.i@d'O  
 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) <P4FzK  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 >K)2NLW\xA  
8. 利用参数优化器进行优化 E
HI'xt  

nhH;?D3  

TFH&(_b  
 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。 \l,rpV
v5m  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 VmvQvQ/9R  
 在该案例种，提出两个不同的目标： 3W&S.$l  
 #1:最佳的优化函数@193nm f_\_9o"l  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 R7_VXvm>z  
z2 hFn&  
9. 优化@193nm `_qK&&s  
k`VM2+9h'^  
 初始参数： o0I9M?lP  
 光栅高度：80nm ]<trA$ 0  
 占空比：40% pv# 2]v  
 参数范围： :b/J\  
 光栅高度：50nm—150nm aMwB>bt  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ,YLF+^w-  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 IVjU`ij  
X.#oEmA,P  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 p EusTP  
 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。 w*!wQ,o  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 SW 8x]B  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 *l+Cl%e  
w"zE_9I\  
10. 优化@193nm结果 rT6?!$"%.  
J"CJYuGW,  
 优化结果： FxW&8 9G  
 光栅高度：124.2nm raUs%Y3  
 占空比：31.6% e XV@.  
 Ex透过率：43.1% -n))*.V  
 偏振度：50.0 l54 m22pfv  
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。 P,z:Z|}8  
t~p y=\  
 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。 j,-C{ K  
 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。 93Yn`Av;  
 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。 $P {K2"
Oc  
QwWW!8  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 :8f[|XR4\N  
TwahR:T  
[~mGsXV  
 初始参数： = [@)R!3H  
 光栅高度：80nm <nHkg<O6Y  
 占空比：40% yI;"9G  
 参数范围： Oe!6){OG)  
 光栅高度：50nm—150nm Y "jE'  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) R= 5**  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% /@oLe[Mz$  
yi6N-7  
 优化结果： ][@F  
 光栅高度：101.8nm `C72sA{M.  
 占空比：20.9% pbk$o{$`W  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） xTV{^=\rS  
 偏振对比度：50.0 9^ed-h Bf  
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。 C"pB"^0  
XEH}4;C'{  
12. 结论 l|`^*%W@u6  
ocRdbmS  
 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) Nh!_l  
 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 1T|$BK@)  
(如Downhill-Simplex-algorithm) %5'6Tj  
 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。 wxQ>ifi9Z  
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QQ：2987619807 Nn6S 8kc