[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） M{\I8oOg  
RpK@?[4s  
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。 G"6 !{4g  
zTp"AuNHN  
1. 线栅偏振片的原理 /,dz@  
j6YO
KJX  
2. 建模任务 <[phnU^ 8  

%;/P&d/  
q<J~~'  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 :+Z%; Dc  
 偏振元件的重要特性： phK/  
 偏振对比度 4JE
pl'5^Q  
 透射率 F:VIzyMq<  
 效率一致性 #QPjkR|\  
 线格结构的应用(金属) <GJbmRc|  

dI2 V>vk  
3. 建模任务： -} +[  
mR~&)QBP.  
4. 建模任务：仿真参数 =-T]3!   
R/_&m$ZB  
偏振片#1: omFz@  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 ?5p>BER?  
 高透过率(最大化) >usL*b0%  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) @L`jk+Y0vF  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) ,_P-$lB  
偏振片#2: O<I-
  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 fOHxtHM  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率  bLL2  
 光栅周期：100nm 3 {V>S,O3]  
 光栅材料：钨 B:<VA=  
xoL\us`A  
5. 偏振片特性 ^pS~Z~[d/  
}b}m3i1  
 偏振对比度：(要求至少50:1) hb-%_c"kq  
z{543~Og59  
_GPe<H  
zqku e%^?-  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) Zfw,7am/  
vI?, 47Hj+  
@CoIaUVP  
V+\Wb[zDJ  
6. 二维光栅结构的建模 TvM~y\s  

"tZe>>I  
N+|d3X!  
 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。 yauvXosX  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 ]|@^1we  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 54,er$$V  
/ 1RpM]d  
jdN`mosJ  
=wJX0A|  
7. 偏振敏感光栅的分析 }\f0 A-  

:0/7,i  
 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。 sA~]$A;DM!  
 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>W%t  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 sKWfXCd  
8. 利用参数优化器进行优化 s~>}a  

U:`Kss`  

[^)g%|W  
 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。 bcyzhK=  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 [0of1eCSl  
 在该案例种，提出两个不同的目标： 4*L_)z&4;  
 #1:最佳的优化函数@193nm D9df=lv mD  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 _!6jR5&r,  
J,hCvm  
9. 优化@193nm ' QG?nu  
`uFdwO'DD  
 初始参数： HQ g^ h  
 光栅高度：80nm ^~dWU>  
 占空比：40%
O^.#d  
 参数范围： 5R-6ji  
 光栅高度：50nm—150nm a#4?cEy  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) dG{A~Z z  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 :h$$J lP  
a[C@  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 ixFi{_  
 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。 @FeTz[  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 `A>@]d  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 6<
]lW  
xAr\gu  
10. 优化@193nm结果 -~0^P,yQ  
S!UaH>Rh  
 优化结果： ^y::jK  
 光栅高度：124.2nm 'V
{W-W<  
 占空比：31.6% A<{{iBEI`  
 Ex透过率：43.1% pb}*\/s  
 偏振度：50.0 DF= *_,2/  
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。 %A`+WYeuX  
uYN`:b8  
 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。 n[z+<VGwC  
 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。 ~a:  
 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。 \85i+q:LuA  
 )2.Si#  
11. 300nm到400nm波长范围的优化
WE?5ehEme  
\~W'v3:W  
+whDU2 "  
 初始参数： siI;"?  
 光栅高度：80nm XTyxr  
 占空比：40% KPF1cJ2N  
 参数范围： QV!up^Zso  
 光栅高度：50nm—150nm ,F|f. 7;  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) (HVGlw'`  
 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% EwN}l  
iMlWM-wz>O  
 优化结果： _b 0&!l<  
 光栅高度：101.8nm )pa]ui\t  
 占空比：20.9% Vksuu@cch  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） Da|z"I x  
 偏振对比度：50.0 AH^/V}9H  
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。 80I#TA6C  
f#;>g  
12. 结论 kmW4:EA%  
s<Ziegmw|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) Ac@VGT:9  
 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 ^[[P*NX3  
(如Downhill-Simplex-algorithm) s!J9|]o  
 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。 9w"*y#_  
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QQ：2987619807 ;l+Leex