[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） MB"TwtW  
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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。 \\D(St  
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OSG  
1. 线栅偏振片的原理 2C&G'@>  
Nr(t5TP^  
2. 建模任务 w y\0o  

?6#F9\  
KT9!R  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 [2l2w[7Rid  
 偏振元件的重要特性： }}Kjb  
 偏振对比度 ~Q
3y3,x  
 透射率 g2|qGfl{C  
 效率一致性 lR8Lfa*/7  
 线格结构的应用(金属) c?/R=/H  
dsiQ~ [   
3. 建模任务： |GLh|hr  
,SQ`, C _5  
4. 建模任务：仿真参数 )[]*Y]vSx  
:p|wo"=@Ge  
偏振片#1: w{$X :Z  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 2x<A7l)6  
 高透过率(最大化) 6`JY:~V"  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) |Q\O% cb  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) F3Y/Miw  
偏振片#2: dU"ca|u  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 <8,,pOb  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 p7{%0
  
 光栅周期：100nm .m^L,;+2  
 光栅材料：钨 er44s^$  
CBrC   
5. 偏振片特性 pFW^  
(]}52%~  
 偏振对比度：(要求至少50:1) pOKs VS%fT  
+bhR[V{0g  
K K_  
6oA2"!u^w  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) ,'%w
adOo  
2Vwv#NAV k  
QO;OeMQv%  
:5DL&,,Q3  
6. 二维光栅结构的建模 Fo:60)
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!C3ozZ<  

&9ZrZ"]  
 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。 `m_('N  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 Gdu5 &]H#6  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 E8LZ% N#  
L8WYxJ k  
:g~X"C1s  
6VQe
?oh  
7. 偏振敏感光栅的分析 ">|G^@|:A  

sWKe5@-o0  
 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。 HVLj(_ A  
 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) AS-%I+ A  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 <uKd)l  
8. 利用参数优化器进行优化 ->S# `"@$  

S@^o=B]]  

D9 \!97  
 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。 B ?%g@d-;  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 nb|KIW  
 在该案例种，提出两个不同的目标： j0q:i}/U,  
 #1:最佳的优化函数@193nm vLT$oiN[c  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 DPg\y".4Y&  
TRJ5m
?x  
9. 优化@193nm vjz 'y[D  
Po*G/RKu4W  
 初始参数： ;QS(`SK l  
 光栅高度：80nm p*5QV  
 占空比：40% dVKctt'C  
 参数范围： BTAt9Z8qK  
 光栅高度：50nm—150nm d$}!x[g$Z  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) }|9!|Q  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 {4^NZTjd@  
$TZjSZ1w  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 EpUBO}q]  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 O]cuJp  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 !3;KC"o  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 ggL^*MV  
o$rA;^2X  
10. 优化@193nm结果 AA &>6JB{  
EFdo-.Ax  
 优化结果： {Lg]chJq?  
 光栅高度：124.2nm M$$Lsb [  
 占空比：31.6% );!IGcgF  
 Ex透过率：43.1% w,!IvDCAw  
 偏振度：50.0 Qk[YF  
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。 LM2S%._cj;  
nmWo:ox4;(  
 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。 N_liKhq  
 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。 5D6 ,B  
 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。 6qK`X  
2kkqPBc_  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 y}*J_7-  
MJugno  
k;(r:k^  
 初始参数： svRYdInBNu  
 光栅高度：80nm }l<:^lX  
 占空比：40% 9NC?J@&B  
 参数范围： (,I9|  
 光栅高度：50nm—150nm 8Xx4W^*_  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) oXFo  
 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% SSn{,H8/j  
KbGz3O'u  
 优化结果： nw,XA0M3  
 光栅高度：101.8nm 1a79]-j  
 占空比：20.9% rGmxK|R  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） wzf  
 偏振对比度：50.0 wO&
+Bb\=  
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。 K:q|M?_  
&HB!6T/  
12. 结论 5*\]F}  
&j?+%Y1n@  
 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) a98J_^n  
 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 FSD~Q&9&  
(如Downhill-Simplex-algorithm) ,lDOo+eE%:  
 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。 gaWJzK Yc_  
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QQ：2987619807 1!W'0LPM