[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） "LH3ZPD  
dh1 N/[  
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。 x6ayFq=  
dj}|EW4  
1. 线栅偏振片的原理 g?*D)WU  
]W5p\(1g  
2. 建模任务 ^1<i7
u  

@z:E]O}  
 QB !%  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 lqa~ZF*  
 偏振元件的重要特性： 5W=Jn?y2  
 偏振对比度 NC iBn>=:  
 透射率 <9c{Kt.5(  
 效率一致性 xrI9t?QaCb  
 线格结构的应用(金属) "U$](k.<VA  
7Sh1QDYZ  
3. 建模任务： X~/-,oV=A  
d(9-T@J  
4. 建模任务：仿真参数 ;f=.SJF  
?}= $zN  
偏振片#1: }a#=c*+_  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 1 |/ |Lq%w  
 高透过率(最大化) ;P$ _:-C  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) -$49l  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) ;=1[D  
偏振片#2: 0g; o6Fg  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 5Zmc3&vRl  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 KTwP.!<v  
 光栅周期：100nm h"'}Z^  
 光栅材料：钨 ?mN!9/DIc  
=#A/d`2 b  
5. 偏振片特性 L\!Oj5  
4,?beA  
 偏振对比度：(要求至少50:1) lkC|g
%f  
o)$eIu}Wg  
Ocn@JOg  
j`K0D65  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) IRTWmT jT  
[;o>q;75Jz  
+q+JOS]L  
2|U6dLZ!  
6. 二维光栅结构的建模 _>r(T4}]  

=@q,/FR-  
3,#v0#  
 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。 4vND ~9d  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 .u`A4;;Gw  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 s6#e?5J  
C5jt(!pi  
_H-Fm$Q  
3#GIZL}!x  
7. 偏振敏感光栅的分析 nZG zez  

P0U&+^W"9  
 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。 wDW/?lT&  
 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) B\% Gp}  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 [fELf(;(  
8. 利用参数优化器进行优化 +_QcLuV,  

5PP^w~n  

7]i6 Gk  
 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。 J HV  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 `B,R+==G:  
 在该案例种，提出两个不同的目标： Ekh)l0 l  
 #1:最佳的优化函数@193nm S,f#g?V  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 /ge
x0w  
H+@?K6{h  
9. 优化@193nm DF-.|-^9I  
Xg\unUHa  
 初始参数： 6&L;Sw#Dg  
 光栅高度：80nm _a_T`fE&de  
 占空比：40% NL2D,  
 参数范围： '-$cvH7_  
 光栅高度：50nm—150nm ] ;HCt=I~  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) VW;E14  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 +Fh,!`  
y(E<MRd8V  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 ,f<J4U:Y  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 ?crK613 t  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 8-cuaa  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 c `.BN(  
H\a\xCP3  
10. 优化@193nm结果 j0w@ \gO<  
N^k& 8  
 优化结果： XN{zl*`  
 光栅高度：124.2nm .CNwuN\  
 占空比：31.6% yf-2E_yB  
 Ex透过率：43.1% @RL'pKab9  
 偏振度：50.0 oiD{Z  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 C~.T[Mlu  
K$r)^K=s  
 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。 tZFpxyF  
 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。 e-1G\}E  
 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。 uc|ej9N  
O`aNNy  
11. 300nm到400nm波长范围的优化  .C5JQO  
Lr=
^0  
$Zkk14  
 初始参数： 02,.UqCz  
 光栅高度：80nm E}<i?;  
 占空比：40% :JZV=@<T  
 参数范围： A5]yC\*zt  
 光栅高度：50nm—150nm oq|`;k   
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 8!@}\6qM  
 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% d>Nh<PqH6  
|ZXz&Xor  
 优化结果： 7KJ0>0~Et  
 光栅高度：101.8nm G)_Zls2;  
 占空比：20.9% L]&y[/\E1  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） :_=YH+bZ  
 偏振对比度：50.0 lvNi/jk  
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。 4gWlSm)  
Q/*|ADoq  
12. 结论 e~cg (.  
U6y`:G;.  
 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) ^L8:..+:  
 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 zE?dQD^OD  
(如Downhill-Simplex-algorithm) +Yc
@<$4  
 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。 N.ZuSkR
M  
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9wO2`e )  
QQ：2987619807 S1m5z,G