[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） 5':j=KQE_  
(YmIui>  
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。 @ <'a0)n>  
98{n6$\  
1. 线栅偏振片的原理 
TUp%Cx  
bX%4[BKP  
2. 建模任务 3`"k1W  

EScy!p\*  
yN
#]Q}4  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 1_n5:  
 偏振元件的重要特性： ^#7&R"  
 偏振对比度 U!nNT==  
 透射率 " M&zW&  
 效率一致性 <%`z:G3  
 线格结构的应用(金属) $@dPIq4o;}  
}L5;=A']S  
3. 建模任务： =G rg  
6HVGqx  
4. 建模任务：仿真参数 j8t_-sU9 i  
7H[.o~\  
偏振片#1: #Pq6q.UB  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 @c,=c+-  
 高透过率(最大化) ?3iN)*Ut  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) wS:`c J  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) -dUXd<=ue  
偏振片#2: Sa6YqOel@  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 6lxZo_  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 3\P/4GK)  
 光栅周期：100nm f%STkL)  
 光栅材料：钨 g aXF3v*j  
@hOY&  
5. 偏振片特性 8O^z{Yh7  
16N`xw+{  
 偏振对比度：(要求至少50:1) 79M`?xm  
JG'&anbm  
-.vNb!=  
4+0:(=>[%  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) Qhn>aeW,  
YW-Ge  
YccD^w[`B  
C5#$NV99p  
6. 二维光栅结构的建模 }Ot2; T  

rP&.`m88n  
2wZyUB;  
 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.@DI|Gnf  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 SL%lY  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 rEZMX2  
r6`KZ TU  
_&F*4t!n_  
p\,PY  
7. 偏振敏感光栅的分析 mv9@Az9  

7ZpU -':  
 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。 @1 )][r-7  
 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) 32):&X"AIh  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 N6S}u@{J~N  
8. 利用参数优化器进行优化 l'(7p`?  

lV<j?I~?Q  

3sBu`R*hk  
 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。 ;jpsH?3g
 
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。  jQ?6I1o  
 在该案例种，提出两个不同的目标： nSV OS6  
 #1:最佳的优化函数@193nm [,p[%Dza  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数
QW}N,j$  
cH\.-5NQ  
9. 优化@193nm =wX(a  
5?4jD]Z  
 初始参数： UPJ3YpK  
 光栅高度：80nm  |<1  
 占空比：40% '|l1-yD_  
 参数范围： \P0>TWE  
 光栅高度：50nm—150nm |
B.tBt^  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) L(eLxw e%  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 Q68q76  
*H,vqs\}y  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 2q.J1
:lW  
 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。 bIahjxd:  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 N!:
&Xz  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 yGtGhP8  
Qf}b3WEAI  
10. 优化@193nm结果 ey>V^Fj  
?Dk&5d^d  
 优化结果： elf2!  
 光栅高度：124.2nm rXlJ
W]i  
 占空比：31.6% F%pYnHr<  
 Ex透过率：43.1% Z-,'M tD  
 偏振度：50.0 !Wz%Hy:ZK  
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。 @'{m-?*  
c:MP^PWc  
 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。 h*9s^`9)  
 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。 fPW(hb;  
 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。 4r'f/s8"#  
I&O}U|l06  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 6{p]cr  
 &(Ot
(.  
&}G2;O}3  
 初始参数： R3SAt-IE  
 光栅高度：80nm |+Fko8-  
 占空比：40% 3jB5F0
^r1  
 参数范围： "eiZZSz  
 光栅高度：50nm—150nm 
R4Vi*H  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) IirXF?&t  
 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% fQ[ GN}k  
MjW g  
 优化结果： QK3j.Ss  
 光栅高度：101.8nm syYe0~  
 占空比：20.9% ErNL^Se1  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） se1\<YHDS  
 偏振对比度：50.0 S-\;f jh  
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。 b+.P4+  
 X)^kJ`  
12. 结论 l|c#  
E6  2{sA^  
 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) ,Mp/Y>f  
 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 11s*C #  
(如Downhill-Simplex-algorithm) CfoT$g  
 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。 "Y Z B@  
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QQ：2987619807 INFbj8
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