[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） wRcAX%n&  
8/i!' 0r\  
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。 "?ucO4d  
P7nc7a  
1. 线栅偏振片的原理 Szq/hv=Q  
s \;"X  
2. 建模任务 v(B<Nb  

+BVym~*^  
y#Fv+`YDl  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 # {w9s0:  
 偏振元件的重要特性： /<@SFF.  
 偏振对比度 f,V<;s  
 透射率 *)ardZV${  
 效率一致性 WN{ 9  
 线格结构的应用(金属) -8eoNzut  
r@v,T8  
3. 建模任务： Hyb3 ;yQ  
k9:{9wW  
4. 建模任务：仿真参数 MBt9SXM  

"U!AlZ`g  
偏振片#1: *5vV6][  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 [Sr,h0h6  
 高透过率(最大化) y4*U6+#.  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) N^HUijw<  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) J7=
+  
偏振片#2: Ss~;m']68  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 g!$!F>[  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 iYDEI e  
 光栅周期：100nm ?ooe'V@  
 光栅材料：钨 4wID]bKM  
xC*6vH]?  
5. 偏振片特性 w[9|cgCY  
As3.Q(#Z  
 偏振对比度：(要求至少50:1) mQCeo}7N5  
0y 7"SiFY  
QW$G  
3HLNCt09  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) ]w;rfn9D  
^* J2'X38I  
Wc,~{  
yRSTk2N@  
6. 二维光栅结构的建模 _d"b;4l  

M)eO6oX|  
~%^ tB  
 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。 ?&|5=>u2}$  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 19O,a#{KHf  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 gZLP\_CL  
xl6,s>ob  
w8kOVN2b  
O\E
/. B  
7. 偏振敏感光栅的分析 ,_Z5m;  

K8>zF/# +  
 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。 _AQb6Nb  
 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) SnE(o)Q  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 tNGp\~  
8. 利用参数优化器进行优化 b~'"^ Bts*  

CjlKMbnBH  

k"NVV$;  
 利用VirtualLab参数优化器可根据给定的评价函数轻松地对结构参数进行优化。 JHz [7  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 ^.1c{0Y^0  
 在该案例种，提出两个不同的目标： 99:C"`E{  
 #1:最佳的优化函数@193nm i
n~D  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 2] zq#6ix  
3[O=xXB  
9. 优化@193nm o Z%9_$Z  
Z @^9PQG$  
 初始参数： Z&|Kki*  
 光栅高度：80nm X:6c}p%,!  
 占空比：40% *^f<W6xc  
 参数范围： l-SAC3qhG  
 光栅高度：50nm—150nm g=QDu7Ux  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 7g%E`3)"  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 &K.?p2$X  
OY:
,D  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 ^c&L,!_)H  
 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。 N'g>M
BdI  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 n}'=yItVL1  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 :/Q  
*Eo?k<:zPm  
10. 优化@193nm结果  /% M/  
$e*ce94  
 优化结果： MFb9H{LA  
 光栅高度：124.2nm F)W:  
 占空比：31.6% cFeXpj?GV  
 Ex透过率：43.1% 8>0e*jC  
 偏振度：50.0 DpUbzr41+k  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 z"0I>gl  
?)u@Rf9>  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 `-3Ow[  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。
)rekY;  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 r7b1-  
qWOD
s  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 @}@Z8$G^  
!4^C #{$  
<Dwar>
}  
 初始参数： sOU1n  
 光栅高度：80nm ',:*f8Jk  
 占空比：40% %`r?c<P}  
 参数范围： \=6l9Lrj>h  
 光栅高度：50nm—150nm dHv68*^\'  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) xO&eRy?%  
 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% y~F,0"N\r  
;i<|9
{;  
 优化结果： go'-5in(  
 光栅高度：101.8nm Zo g']=  
 占空比：20.9% )pq;*~IBI  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） T[j#M+p  
 偏振对比度：50.0 MP!d4  
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。 UE$UR#T'w  
~c %hWt  
12. 结论 @Ub"5Fl4  

)i!o8YB  
 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) Jo@|"cE=  
 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 @te
!Jgu{  
(如Downhill-Simplex-algorithm) ][?G/*k  
 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。 rvnT6Ve  
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QQ：2987619807 C/TF-g-_Y