[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） tfU*U>j  
ZHK>0>;  
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。 5z_d$.CIc  
8)0]cX  
1. 线栅偏振片的原理 @N4~|`?U  
cR3d&/_,U  
2. 建模任务 Q7uJ9Y{X  

OPNRBMD  
-F
7F 6!s  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 1*8;)#%&  
 偏振元件的重要特性： ]B3](TH"  
 偏振对比度  ?CAU
+/  
 透射率 hty'L61\z  
 效率一致性 w!"L\QT  
 线格结构的应用(金属) `0NU c)`  
~^obf(N`  
3. 建模任务： _<c"/B  
^^V3nT2rR3  
4. 建模任务：仿真参数 }i!+d,|f  
Hi09?AX  
偏振片#1: 57q=  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 Q|)>9m!tt  
 高透过率(最大化) !
}!KT(%%  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) ;NA5G:eQ  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) bX$z)]KKu  
偏振片#2: #p(c{L!  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 Qbv@}[f  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 K(?V]Mxl6  
 光栅周期：100nm ya&=UoI  
 光栅材料：钨 3wv@wqx  
]pvHsiI:  
5. 偏振片特性 DKS1Sm6d0  
&|XgWZS5  
 偏振对比度：(要求至少50:1) %<>:$4U@]  
I#MPJ@*WT  
%"f85VfZ  
futYMoV  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) QDn_`c  
^# $IoW  
1x_EAHZ>7  
4;L|U
a  
6. 二维光栅结构的建模 4C`RxQJM  

>2
s6Y  
- jZA
vb  
 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。 7"Xy8]i{z  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 L~5f*LE$1  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 |X=p`iz1&  
{>hxmn   
7SHllZ  
9CS"s_  
7. 偏振敏感光栅的分析 0Ye/
 

QT+kCN  
 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。 qA '^b~  
 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) =u2~=t=LV  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 ~+'f[!^  
8. 利用参数优化器进行优化 1R}9k)JQ  

G|jHic!  

ug]2wftlQ  
 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。 -dovk?'Gj  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 LhAN( [  
 在该案例种，提出两个不同的目标： FC+-|1?C  
 #1:最佳的优化函数@193nm fcdXj_u  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 D N!V".m`J  
qVh?%c1.Y  
9. 优化@193nm ,C6(  
i]<@  
 初始参数： qK$O /g,  
 光栅高度：80nm zmQQ/7K  
 占空比：40% `mcb0  
 参数范围： jlb8<xIC]  
 光栅高度：50nm—150nm X}'rPz\Lu  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) QyA^9@iVs  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 bDDP:INm.  
(^~a1@f,J  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 2
`Bb9&ut>  
 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。 aO$0[-A  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 )F hbN@3  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 $zOV*O2  
pzRVX8  
10. 优化@193nm结果 d1#lC*.Sg  
Wg%]  
 优化结果： z@UH[>^gj  
 光栅高度：124.2nm r2f%E:-0G  
 占空比：31.6% fUvXb>f,  
 Ex透过率：43.1% k@fxs]Y_L  
 偏振度：50.0 I8i|tQz  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 f]10^y5&  
@8\0@[]  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 yUcU-pQ  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 b:9"nALgC  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 Ox ,Rk  
R[j'<gd.  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 [|$C2Dhw=  
DBy%"/c  
,^CG\);  
 初始参数： sz%]rN6$  
 光栅高度：80nm @
[FO;4w  
 占空比：40% UK'8cz9  
 参数范围： i*l=xW;bM  
 光栅高度：50nm—150nm -c8h!.Q$  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) M.SF}U  
 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% _$
A?  
S9*68l  
 优化结果： F+5 5p8  
 光栅高度：101.8nm
*pO`sC>  
 占空比：20.9% <bJ|WS|  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） PQi(Oc  
 偏振对比度：50.0 ~d<&OL  
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。 k0FAI0~(  
n2o)K;wW+  
12. 结论 B{`K?e0  

-m,Y6  
 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) B!x6N"  
 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 K d#(eGe  
(如Downhill-Simplex-algorithm) P7X3>5<;q  
 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。 
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