[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） y8jwfO3  
Bf {h\>q  
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。 mUFg(;ya  
MM_c{gFF  
1. 线栅偏振片的原理 1ztL._Td  
QahM)Gb  
2. 建模任务 ?)x"+[2  

6Z2a5zO8  
NGsG4y^g?z  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 ;- ~}g7$  
 偏振元件的重要特性： vU
tA@  
 偏振对比度 h+,Eu7\88  
 透射率 *^|.bBG  
 效率一致性 KmUH([#  
 线格结构的应用(金属) (MfPu8j  
IIrp-EMXJ  
3. 建模任务： g9N_s,3jC  
b/>L}/^PM  
4. 建模任务：仿真参数 fa~4+jx>S  
'3h"Ol{b  
偏振片#1: IEbk_-h[  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 P
ra,r9h,  
 高透过率(最大化) pAZD>15l"  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) =8Bq2.nlR  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) PcxCal4  
偏振片#2: zh{:zT)(1  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 G)
|s(C!  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 9c `Vrlu  
 光栅周期：100nm 6S`J7[  
 光栅材料：钨 ;gE]*Y.Z.p  
>)V1aLu=  
5. 偏振片特性 ;:
2:f1_  
'WF Ey>1#  
 偏振对比度：(要求至少50:1) \piHdVD  
K<#Q;(SFU  
@fjVCc;  
1MVzu7  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) 8ux?K5_  
Y*}xD;c k  
-UTTJnu^  
o8Q+hZB}A  
6. 二维光栅结构的建模 Qv v~nGq$  

SuorCp
]  
!:zWhu,  
 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。 _s(izc  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 zQPQP`  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 ;";#{B:  
e<.O'!=7Y  
e#R'_}\yj  
5:"zs  
7. 偏振敏感光栅的分析 -~PiPYX  

G]NnGL<xk  
 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。 /8$*{ay  
 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) :3oLGiL  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 N\f={O8E  
8. 利用参数优化器进行优化 p K=  

=.<S3?  

06r-@iY.]  
 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。 ZvSWIQ6  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 DrY5Q&S  
 在该案例种，提出两个不同的目标： 8M5a&35J"  
 #1:最佳的优化函数@193nm {Xj2c]A1  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 \R}`S`fIw`  
62YT)/i3  
9. 优化@193nm Hea76P5$P+  
B#Q=Fo 6  
 初始参数： Y<h [5  
 光栅高度：80nm c;M&;'#x  
 占空比：40% GM{J3O=  
 参数范围： S|_}
0  
 光栅高度：50nm—150nm 4I
q-4IG(  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) o(q][:,h  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 a,EApUWw  
=xf7lN'  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 -_4ZT^.Lna  
 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。 K]bw1KK  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 &OX
nZT3P  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 -\2T(3P  
)"]Nf6  
10. 优化@193nm结果 |K7zN\ Wq  
<*4'H  
 优化结果：
p%?VW  
 光栅高度：124.2nm eHt |O
~  
 占空比：31.6% AVR=\ qR  
 Ex透过率：43.1% rNl`w.  
 偏振度：50.0 @C=Dk  
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。 8'nxc#&  
4/Wqeq,E8  
 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。 N8-!}\,  
 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。 fNh0?/3)  
 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。 bVbh| AA  
n>5/y c"/q  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 j/h>G,>T=  
en1NFP  
MU-T>S4  
 初始参数： !K0:0:  
 光栅高度：80nm 3r]m8
Hp  
 占空比：40% 8}A+{xVp8  
 参数范围： `'gadCTb=  
 光栅高度：50nm—150nm K9@F1
ccQ/  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) xi!CZNz  
 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% u*:;O\6l  
AfV a[{E  
 优化结果： $ M8ZF(W  
 光栅高度：101.8nm _rmTX.'w  
 占空比：20.9% vnrP;T=^  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） Ck;>
9>  
 偏振对比度：50.0 Kj+=?R~}S  
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。 kM>Bk\  
<)J83D0$E  
12. 结论 T*'?;u  
7E}.P1  
 应用的偏振分析器可以评价偏振光栅与波长和角度的关系。(同样适用于极紫外光谱范围) QUSyVp{$  
 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 x U1](O  
(如Downhill-Simplex-algorithm) z;F6:aBa  
 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。 ,Zs"r}G^  
1lf5xm.  
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QQ：2987619807 5VXI/Lw#