[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） S%a}ip&  
cSHtl<UY  
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。 5jj57j"  
A-@-?AR  
1. 线栅偏振片的原理 Ed ?Yk* 4  
`"bRjC"f]  
2. 建模任务 Nt,]00S\w  

Ri%Of:zZ  
CM@"l
V_  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 $yxIE}  
 偏振元件的重要特性： $D2A
in1  
 偏振对比度 1nX68fS.9  
 透射率 U`vt/#j 1  
 效率一致性 ~k:>Xo[|O  
 线格结构的应用(金属) 2-B8>-   
H~1?MAX  
3. 建模任务： O+3D 5*  
s3fGX|;  
4. 建模任务：仿真参数 'KW+Rr~tZn  
N]<~NG:6b  
偏振片#1: 2Xk1AS  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 0^-b}  
 高透过率(最大化) vr]dRStr  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) zfT'!k
b,(  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) r:S5x.P2  
偏振片#2: s$=B~l  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 s#8{:ko  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 fSb@7L  
 光栅周期：100nm D-;43>yi<  
 光栅材料：钨 DQHGq_unP  
lf7H8k,-  
5. 偏振片特性 a6K$omu  
y5opdIaT  
 偏振对比度：(要求至少50:1) jl?y}
 
O'?lW~CD.>  
!un"XI0`t<  
{
UjIxV(J  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) NIcNL(]  
5Qe
}v  
DW;.R<8  
)7BNzj"~  
6. 二维光栅结构的建模 VE+p&0  

r|sy_Sk/{  
A_dYN?^?|  
 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。 )}k`X<~k  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 vN[m5)aT  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 "nS{ ;:  
cVt$#A)  
9HBx[2&  
SZ1pf#w!  
7. 偏振敏感光栅的分析 CX@HG)l  

eXtF[0f  
 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。 )I1V2k$n  
 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) :Y&W)V-  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 Zi'8~iEH  
8. 利用参数优化器进行优化 75cr!+  

` G/QJH{I  

t3kh]2t  
 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。 :j!_XMyT:  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 kKTED1MW&W  
 在该案例种，提出两个不同的目标： >Sl:Z ,g;  
 #1:最佳的优化函数@193nm >!WBlS
y  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 A
Fnlt  
o3`gx  
9. 优化@193nm *xX0]{49q  
!N2 n@bo  
 初始参数： qv >(  
 光栅高度：80nm Bk(XJAjY  
 占空比：40% "Kf~`0P  
 参数范围： CX(yrP6;  
 光栅高度：50nm—150nm t7& GCZ  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 5|H(N}S_  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 oHGf |  
6j.(l4}  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 =(uy':Dbn*  
 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。 G?X,Y\Lp  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 eh# (}v  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 T%xL=STJNy  
Y@xeyMzE  
10. 优化@193nm结果 w\[*
_wQp  
^C#bW<T  
 优化结果： gG|1$  
 光栅高度：124.2nm PbC>v  
 占空比：31.6% m(Xr5hw:6  
 Ex透过率：43.1% s.Ic3ITd,  
 偏振度：50.0 *" +cP!  
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。 "pJEzC  
=*G'.D /*  
 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。 (4gQe6tA  
 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。 U0=zuRr n  
 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。 =Qq^=3@h  
tWy<9TF  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 @Pg@ltUd  
JHOBg{Wg  
?d'9TOlD  
 初始参数： :l[Q  
 光栅高度：80nm Ny<G2!W  
 占空比：40% Tm,L?Jh  
 参数范围： 9O_N iu0  
 光栅高度：50nm—150nm .EELR]`y7I  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 8?R_O}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% yM~D.D3H  
[~0q )  
 优化结果： + {dIs
 
 光栅高度：101.8nm %HS!^j3C%  
 占空比：20.9% ;'+cT.cmH  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） u$^`hzfI  
 偏振对比度：50.0
dQ"W~ig  
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。 '.v^seU  
"C|l3X'  
12. 结论 r\D8_S_  
1F8EL)9  
 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) OlFn<:V K  
 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
{iteC  
(如Downhill-Simplex-algorithm) [Y~s  
 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。 ~n\ea:.  
n#,l&Bx  
|a\TUzq  
QQ：2987619807 X Y?@
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