[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） `+cc{k  
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rBiAh,  
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。 ;@xSJqT  
A46z2  
1. 线栅偏振片的原理 daS l.:1  
9`eu&n@Z  
2. 建模任务 R@Ch3l@  

.jW+\mIX  
<hazrKUn  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 WZ`u"t^2V  
 偏振元件的重要特性： ew8f7S[  
 偏振对比度 z)N8#Y~vn  
 透射率 gOaL4tu  
 效率一致性 <]#'6'  
 线格结构的应用(金属) 60?/Z2w5  
1,q&A RTS  
3. 建模任务： X,dOF=OJL  
H|&[,&M>  
4. 建模任务：仿真参数 ,q$'hYTaJ  
KLi&TmIB  
偏振片#1: k4Ed7T-  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 4,kdP)Md$  
 高透过率(最大化) J_) .Hd  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) H]2cw
{2  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) q))rlMo  
偏振片#2: 2)oT\m  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 QEo i9@3  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 U'8+YAgc  
 光栅周期：100nm 3gN#[P  
 光栅材料：钨 NVqJN$z  
CsfGjqpf  
5. 偏振片特性 GSck^o2{  
08*bYJu  
 偏振对比度：(要求至少50:1) O~Eju  
GcXh V  
S[g{ )p)  
G 92\` Q  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) Y#[jDS(ip  
H4l*  
oNW5/W2e;  
;VVKn=X=S=  
6. 二维光栅结构的建模 A|3'9i
L{9  

a'3|EWS ?  
-DWyKR= j"  
 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。 c8'a<<sj  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 DL$O274uZ  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 9p|;Hh:  
OEMYS I%  
EC
q(i(  
S3Q^K.e?  
7. 偏振敏感光栅的分析 AXbDCDA  

-2Bkun4Pt  
 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。 $H}G'LqiG  
 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) 3-^z<*  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 pGS!Nn;K2  
8. 利用参数优化器进行优化 ']]Czze  

9eG{"0)  

U tb"6_   
 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。 UEkn@^&bg  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 K9\p=H^T7  
 在该案例种，提出两个不同的目标： t]dtBt].:  
 #1:最佳的优化函数@193nm ([vyY}43h  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 TV&:`kH  
Ph{7S43  
9. 优化@193nm s @AGU/v  
ANqWY&f  
 初始参数： \OR=+\].9  
 光栅高度：80nm >ucVrLm,X  
 占空比：40%
R<* c  
 参数范围： Wd9y8z;  
 光栅高度：50nm—150nm SQ$|s%)oB  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) _>:R]2Ew  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 G3[X.%g`  
T9&-t7:  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 ?%)G%2  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 H rMH  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 8\
V  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 O$ p  
\L6kCY  
10. 优化@193nm结果 "#<P--E9  
q oA?  
 优化结果： '+%<\.$  
 光栅高度：124.2nm pv LA:LW2  
 占空比：31.6% Dm^Bk?#(  
 Ex透过率：43.1% h\]D:S  
 偏振度：50.0 fv;3cxQp  
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。 "`va_Mk  
G0e]PMeFl  
 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。 =I(F(AE  
 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。 9YMD[H\}V  
 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。 rzl0*
CR  
#Qir%\*V  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 O1C|{ M  
Y! 8 I  
"#ctT-g`6  
 初始参数： s2IjZF{  
 光栅高度：80nm seNJ6p=`  
 占空比：40% 4y:pj7h  
 参数范围： T6Oah:50EM  
 光栅高度：50nm—150nm j'\!p):H  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) JI)@h 4b  
 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% W{)RJ1  
DK6^\k][V  
 优化结果： T(@J]Y-  
 光栅高度：101.8nm sWG_MEbu  
 占空比：20.9% -gq,^j5,  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） %I`%N2ss  
 偏振对比度：50.0 xE{PsN1 X;  
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。 m|/q o  
NQ9/,M  
12. 结论 2oO&8:`tv  
VKZZTFmV2)  
 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_Q\uo}  
 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 !e<D2><^  
(如Downhill-Simplex-algorithm) REK(^1 h  
 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。 &/\Q6$a  
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QQ：2987619807 be->ofUYgs