[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） h0F0d^W.  
*K+jsVDY  
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。 s%N`  
~m?74^ i  
1. 线栅偏振片的原理 jr,&=C(  
{d1N&  
2. 建模任务 .'^6QST  

R3B5-^s
 
)IFl 0<d  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 C#U<k0R  
 偏振元件的重要特性： 5\akI\  
 偏振对比度 FJsK5-  
 透射率 4|> rwQ~t  
 效率一致性 x|@1wQ"6  
 线格结构的应用(金属) >JKnGeF  
$` Z>Lm*  
3. 建模任务： +36H%&!  
 xFBh?  
4. 建模任务：仿真参数 UF&0&`@  
g08*}0-k  
偏振片#1: 35Ai;mU'  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 BIxV|\k  
 高透过率(最大化) 2BoFyL*  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) T}n N=Q4  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) MV"E?}0  
偏振片#2: M82.khm~jM  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 `zdH1p^w  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 42rj6m\  
 光栅周期：100nm %`xV'2H  
 光栅材料：钨 /=8O&1=D  
ZYE' C  
5. 偏振片特性 oL
gg  
b#D9eJhS  
 偏振对比度：(要求至少50:1) yGba  
zKIGWH=qqm  
iYk':iv}S  
Uc_jQ4e_  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) [Ja)<!]<  
/xl4ohL$a  
\hs/D+MCk  
9@:BK;Fi  
6. 二维光栅结构的建模 }1QI"M*  

EzR%w*F>Q  
89hF)80  
 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。 EkN_8(w  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 WMW1B}Z3  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 fuq( 2&^  
FoE|Js  
%tT"`%(+  
CPVzX%=  
7. 偏振敏感光栅的分析 sW }<zGYd  

hHcJN
 
 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。 Z}|TW~J=  
 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) 8]S,u:E:N  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 iJFr4o/R  
8. 利用参数优化器进行优化 4HM;K_G%{  

M2}np  

j7K5SS_]  
 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。 =v.{JV#  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 7; p4Wg7k}  
 在该案例种，提出两个不同的目标： `,+#!)  
 #1:最佳的优化函数@193nm >9ob*6q,  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 TI}}1ScA'  
FC6xFg^  
9. 优化@193nm +a|"{  
<"<Mbbp  
 初始参数： 5?Bc Y;  
 光栅高度：80nm )D;*DUtMVm  
 占空比：40% X:>$8^gS  
 参数范围： z<hFK+j,'^  
 光栅高度：50nm—150nm T'E] i!$  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) Bp :~bHf  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 Z
.quh;  
4CLsY n?  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 j.DHqHx  
 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。 %dc3z"u  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 nP<S6:s:  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 ]nQ+nH  
e9&+vsRmA  
10. 优化@193nm结果 _3/ec]1  
wqUQ"d  
 优化结果： f-4.WW2FN  
 光栅高度：124.2nm P|N2R5(>T  
 占空比：31.6% C}q>YRubZ  
 Ex透过率：43.1% :}Ok$^5s  
 偏振度：50.0 r4u z} jl{  
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。 
g5i#YW  
zN%97q_  
 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。 K/^ +eoW(  
 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。 <?YA,"~  
 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。 %]!adro~  
Ql8bt77eI-  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 ~O{W;Cyh  
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*  
LEZ&W;bCo  
 初始参数： /;Yy@oc  
 光栅高度：80nm vg)Z]F=t(  
 占空比：40% y%S})9  
 参数范围： ; DDe.f"  
 光栅高度：50nm—150nm X P;Bhz3j  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 4/'N|c.  
 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% /_)l|<k+V  
pISp*&  
 优化结果： Lu=O+{*8  
 光栅高度：101.8nm )o{aeV  
 占空比：20.9% )MSZ2)(  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） y(5:}x&E  
 偏振对比度：50.0 'N\&<dT>  
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。 qM",( Bh  
Qqc]aVRF  
12. 结论 \K7t'20  
_fn1)  
 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) b*EXIzQ  
 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 eh(<m8I  
(如Downhill-Simplex-algorithm) dz-y}J11  
 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。 | kXm}K  
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QQ：2987619807 6ZOy&fd,Ty