[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） .I {X  
jr"yIC_  
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。 ^X[Kr=:Jp  
;=*b:y Y  
1. 线栅偏振片的原理 DtXXfp@;  
w v9s{I{P  
2. 建模任务 A<y3Tc?Q  

zP rT0  
OtY.s\m y  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 j4ypXPY``!  
 偏振元件的重要特性： g^}X3NUn  
 偏振对比度 Xb#x^?|  
 透射率 V1x
pJ  
 效率一致性 =qCVy:RL4  
 线格结构的应用(金属) nHNMoA  
P]]9Sqo7  
3. 建模任务： NAx( Qi3  
IOvYvFUUJ  
4. 建模任务：仿真参数 *G'zES0x  
(gl CTF9v  
偏振片#1: R:0Fv9bwS  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 kOFEH!9&  
 高透过率(最大化) L.l"'=M  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) *=~ 9?  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) <*2.B~  
偏振片#2: o PR^Z pt  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 f.V0uBDN  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 P,_GTs3/G  
 光栅周期：100nm 1nBE8 N  
 光栅材料：钨 &zb_8y,  
}I;=IYrN  
5. 偏振片特性 =Ky1v$<  
1S
0GjR  
 偏振对比度：(要求至少50:1) g3e\'B'  
q fadsVp  
^p|@{4f]  
TnPdpynP  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) o Ep\po1  
|1-0x%@[;  
$-5iwZ  
ib/&8)Y+J  
6. 二维光栅结构的建模 Vnv<]D zC  

xg. d
)n  
F3,hx  
 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。 2X]2;W)S;  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 |+x;18  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 - FA#hUK$  
Il~ph9{JH  
i\},  
+]`MdOu  
7. 偏振敏感光栅的分析 6H.D`"cj  

Z;7f D  
 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。 D GOc!  
 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) sBZKf8@/  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 Yt0 l'B%[u  
8. 利用参数优化器进行优化 N$:[`,  

!_l W#feR  

xI}]q%V  
 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。 JgYaA*1X  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 hb_YdnG  
 在该案例种，提出两个不同的目标： 3AX/A+2  
 #1:最佳的优化函数@193nm @~QW~{y  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 ,Z&"@g  
PO<4rT+B  
9. 优化@193nm #x':qBv#  
~iEH?J%i1r  
 初始参数： HWVWl~FA  
 光栅高度：80nm ,t*
#o&+  
 占空比：40% IUbYw~f3  
 参数范围： L$i&>cF\_>  
 光栅高度：50nm—150nm w<-CKM3qe  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) /3'-+bp^=  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 G/N'8Q)  
vT\`0di~  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 J@p[v3W  
 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。 iNd8M V  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 :T5l0h-eC  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 k3}ymhUf  
cDm_QYQ  
10. 优化@193nm结果 #f\U
3p  
yZUB8erb.  
 优化结果： M=`F $  
 光栅高度：124.2nm Ia0.I " ,  
 占空比：31.6% GT|=Apnwr%  
 Ex透过率：43.1% MftX~+  
 偏振度：50.0 efl6U/'Ij  
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。 y9pQ1H<F;  
4F)z-<-b  
 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。 &>*fJ  
 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。 ^
r}^-  
 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。 }yK_2zak5i  
-9.S?N'T>;  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 !@W1d|{lu  
VbKky1a@  
_WVeb}  
 初始参数： 9} :n  
 光栅高度：80nm N>z_uPy{A  
 占空比：40% Zh)Q
q?H  
 参数范围： 0vqXLFf   
 光栅高度：50nm—150nm qq]ZkT}   
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) c]P`U(q9TV  
 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% p,* rVz[Y  
OHdCt  
 优化结果： w-Y-;*S  
 光栅高度：101.8nm K=;z&E=<c  
 占空比：20.9% GO.mT/rB  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） ~]*P/'-{#  
 偏振对比度：50.0 l5b? 'L  
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
*'D  
+?),BRCce  
12. 结论 s_N?Y)lS+(  
;[R{oW Nw  
 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) q~^Jd=cB\  
 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 I8d#AVF2  
(如Downhill-Simplex-algorithm) ^8,HJG,!  
 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。 *[]7l]XK.  
T$U,rOB"  
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QQ：2987619807 +?5nkhH