[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） PXzsj
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JF&$t}
 
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。 H,fZ!8(A_)  
i<kD  
1. 线栅偏振片的原理 X|f7K  
ajR%c2G;  
2. 建模任务 zi R5:d3   

M>9-=$7  
o1W:ox?kO  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 Qd}m`YW-f$  
 偏振元件的重要特性：  McH>"`  
 偏振对比度 c0B|F  
 透射率 voP7"Dl[  
 效率一致性 X[ q+619  
 线格结构的应用(金属) 0sN.H=   
%~L>1ShtU  
3. 建模任务： eAv4FA4g  
+/,icA}PI  
4. 建模任务：仿真参数 drzL.@h|  
EVp,Q"V]  
偏振片#1: 1XM^8 .;  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 NH$r Z7$  
 高透过率(最大化) @KX \Er  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) 2 rw%H  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) qmO6,T-|  
偏振片#2: '!l1=cZD  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 Ee4&g<X.  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 ~|<WHHN
(  
 光栅周期：100nm $o$ maA0  
 光栅材料：钨
.ObZ\.I  
=mA: ctu~v  
5. 偏振片特性 z<H~ItX,n  
)*4fzo  
 偏振对比度：(要求至少50:1) /}Jj
 
*K> l*l(f]  
nJ~drG}TD  
f$NMM >z  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) XGP6L0j  
q_-7i  
X[f=h=|  
#fT*]NN  
6. 二维光栅结构的建模 Cmc3k,t  

M\yT).>z  
:0s]U_
h  
 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。 ': N51kC  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 $<:E'^SAS  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 CPNL 94x  
KII
*az  
=bEda]  
X]P:CY  
7. 偏振敏感光栅的分析 D9j3Xu  

y|'SXM  
 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。 )M)7"PC  
 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) d&Ef"H  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 
s kg*  
8. 利用参数优化器进行优化 #1>X58I^  

m1Y>Nj[f  

sQMFpIrr  
 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。 kF/9-[]$g,  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 ,"B+r6}EF  
 在该案例种，提出两个不同的目标： ]Kr `9r),  
 #1:最佳的优化函数@193nm ]c! ;L5
 
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 +nJUFc  
qWmQ-|Py  
9. 优化@193nm ULQMG'P^D  
&197P7&o  
 初始参数： ;[fw]P n  
 光栅高度：80nm K_dOq68_  
 占空比：40% O%FPS=  
 参数范围： J>/w5$h5  
 光栅高度：50nm—150nm _-EyT  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) L'u\w  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 g]*#%Xa  
fFc/ d(  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 T<XA8h*  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 >%wLAS",w  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 {?yr'*  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 mvq&Pj 1}L  
D:erBMKv,  
10. 优化@193nm结果 gvLf|+m  
7D<#(CE{  
 优化结果： 92EWIHEWZ  
 光栅高度：124.2nm Y'
ow  
 占空比：31.6% ;UxP Kpl  
 Ex透过率：43.1% eM+!Y>8Y  
 偏振度：50.0 }K&7%N4LZ  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 3g >B"t  
&}A[x1x06)  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 9]@A]p!  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 o93`|yWl  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 1R,:  
DCZ\6WY1G)  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 rwI  
8?%-'z.  
QDu2?EYZq  
 初始参数： d!$Z(W0  
 光栅高度：80nm UXdUO@  
 占空比：40% >k'c'7/  
 参数范围： l6d$V9A  
 光栅高度：50nm—150nm ?:)
]h c  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ndkti5L,   
 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% ypy68_xyW  
CO`_^7o9(  
 优化结果： 6Aku1h  
 光栅高度：101.8nm {|'E  
 占空比：20.9% :AE&Ny4  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） (JM5`XwM  
 偏振对比度：50.0 (Tbw3ENz  
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。 ~x|F)~:0=  
,]d,-)KX8  
12. 结论 Wr( y)D<y}  
{QwHc5Bf  
 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) sIxTG y.  
 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 Jl&-,Vjb  
(如Downhill-Simplex-algorithm) r.BIJt)  
 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。 ROous4MG  
4 XAQVq5  
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QQ：2987619807 |g//g\dd