[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） PQ`~qM:3st  
Z3nmC-NE  
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。 ZNTOI]P&  
ADVHi3b  
1. 线栅偏振片的原理 <S`N9a  
8>~\R=SC  
2. 建模任务 \y0uGnmCj  

RS1c+]rr  
C\C*'l6d  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 jM|-(Es.)  
 偏振元件的重要特性：
%oN5jt  
 偏振对比度 KZt4 dr  
 透射率 `q(eB=6;[  
 效率一致性
v`KYhqTUl  
 线格结构的应用(金属) P[bj{lo  
q8e34Ly7  
3. 建模任务： |c5r&oM&m  
uf&Ke k,  
4. 建模任务：仿真参数 p:8&&v~I  
K#<cuHGC  
偏振片#1: >`!Lh`n7_  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 h oL"
K  
 高透过率(最大化) pz@wbu=($4  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) ;Jq7E  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) 3Zeh$DZ  
偏振片#2: y72=d?]W  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 HOrD20  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 is [p7-  
 光栅周期：100nm 982n
G-"  
 光栅材料：钨 ;`MKi5g  
VOK0)O>&  
5. 偏振片特性 =]
yzy:~ey  
5t&;>-A'?'  
 偏振对比度：(要求至少50:1) j* \gD  
&e~g}7  
V:vYS  
D4fHNk)kZ  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) .gK>O2hI  
ES&"zjr$  
^saH^kg1"  
/MUa b*h  
6. 二维光栅结构的建模 nVVQ^i}`G  

Q(J6;s#b  
pN
^^U[  
 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。 TUV&9wKXo  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 ic_q<Y}  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 gnPu{-E
c*  
:yTpjC-S]  
>SR!*3$5  
CVyE5w  
7. 偏振敏感光栅的分析 OcWzo#q4[  

7P$>T  
 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。 jRCG}
'  
 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) ui\yY3?  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 |wFfVDp  
8. 利用参数优化器进行优化 =5jng.  

aV9QIH~  

?onTW2cG;  
 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。 Vo2{aK;  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 1:+
f@#  
 在该案例种，提出两个不同的目标： %kRQ9I".  
 #1:最佳的优化函数@193nm KPcOW#.T  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 %3r`EIB6  
t kJw}W1@  
9. 优化@193nm ,XJ Xw(LM  
wNX2*   
 初始参数： Ur/+nL{  
 光栅高度：80nm 18xT2f  
 占空比：40% `Z3p( G  
 参数范围： gISG<!+X^  
 光栅高度：50nm—150nm Qg\{d)X[N  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ;n)9  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 \<bar ~  
~rWys=  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 @FBlF$vG  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 ?!4xtOA  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 0A}'@N@G)  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 ?7Y6: zo$^  
b;X|[tB  
10. 优化@193nm结果 )S;pYVVAl  
ah(lH5r  
 优化结果： MY[QYBkn}  
 光栅高度：124.2nm 4*K~6Vh  
 占空比：31.6% sKvz<7pag  
 Ex透过率：43.1% >*hY1@N1  
 偏振度：50.0 GjmPpKIu\  
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。 VX!UT=;  
<]jKpJ{3N  
 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。 bh9!OqK9K  
 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。 jC;^2e  
 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。 c%N8|!e  
B`Q~p92  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 ># {,(8\  
(H\)BS7#R  
n%M-L[n  
 初始参数： 1${lHVx]  
 光栅高度：80nm TbY<(wrMZ  
 占空比：40% -/k;VT|  
 参数范围： ]CFh0N|(L  
 光栅高度：50nm—150nm <)vjoRv  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) +EtL+Y(U  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% #fy#G}c  
UY
)e6 Zd  
 优化结果： Od?M4Ed(  
 光栅高度：101.8nm &rcC7v K9  
 占空比：20.9% ?W#>9WQi  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） 7~2/NU?  
 偏振对比度：50.0 A1mxM5N  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求，尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 :KJG3j?   
JwkMRO  
12. 结论 ww_gG5Fc$  
]7*Z'E  
 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) \5]${vs&s  
 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 NaR/IsN8%  
(如Downhill-Simplex-algorithm) dFu<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。 j"8f,er  
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QQ：2987619807 m_ |:tU(t