[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） /{)cI^9  
3kQ8*S  
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。 BiCa "  
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1. 线栅偏振片的原理 v23Uh2[@Yy  
R2ZQBwB  
2. 建模任务 u9~J1s<e  

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aD KeA  
D)Rf  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 myX0<j3G5  
 偏振元件的重要特性： wz)9/bL  
 偏振对比度 U+M?<4J)"  
 透射率 E}j8p_p  
 效率一致性 F@K;A%us)  
 线格结构的应用(金属) sBI%lrO  
/\I%)B47^9  
3. 建模任务： ''07Km@x  
2,nCGSfc  
4. 建模任务：仿真参数 eH*b-H[  
zm"g,\.d  
偏振片#1: XB 7^Ka  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 y.<Y]m  
 高透过率(最大化) / {~h?P}  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) .g?,:$`0D?  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) [&s:x,  
偏振片#2: DN0b.*[`3  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 ^i1:PlW]  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 bj{f[nZ d  
 光栅周期：100nm $zi\ /Yw  
 光栅材料：钨 WfO$q^'?DP  
Xe+FMbBco  
5. 偏振片特性 6u;(R0n  
J :(\o=5 5  
 偏振对比度：(要求至少50:1) shZ<j7gqI  
0lN8#k>H  
xhS/X3<th  
)KQum`pO  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) >AFpO*q"  
'A2"&6m)28  
.w)t<7 y  
0+i,,^x.  
6. 二维光栅结构的建模 ^uzVz1%mM  

C;>Ll~f_  
B(dL`]@Xm  
 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。 rM |RGe  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 "PtH F`mo  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 vn0*KIrX  
1X.1t^HH:  
gv-k}2u_  
Ts6X:D4,  
7. 偏振敏感光栅的分析 )>p6h]]a  

;d40:q<  
 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。 yG4MqR)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) |pY0IqO  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 r%n[PK^(  
8. 利用参数优化器进行优化 &0`7_g7G  

X_l,fu^C#$  

$0t %}DE  
 利用VirtualLab参数优化器可根据给定的评价函数轻松地对结构参数进行优化。 [Nc
Ok,  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 ;0gpS y$#  
 在该案例种，提出两个不同的目标： VRt*!v<")  
 #1:最佳的优化函数@193nm )`-]nMc  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 yqwr0yDAl  
JM%#L*;  
9. 优化@193nm &@-glF5  
)' #(1 ,1k  
 初始参数： P0=F9`3wb  
 光栅高度：80nm jU$PO\UTk  
 占空比：40% P+UK@~D+G  
 参数范围： DM95Il[/  
 光栅高度：50nm—150nm nj$K4_  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 3>6o=7/PU  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 -C+vmY*@  
qT4s*kqr  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 ND>}t#^$  
 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。 p'*UM%@SIY  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 |z%,W/Ef  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 n21J7;\/+  
D~:fn|/Brp  
10. 优化@193nm结果 r
GWTpN  
U|nk86r  
 优化结果： BR'|hG  
 光栅高度：124.2nm JSU\Hh!  
 占空比：31.6% e j9G[  
 Ex透过率：43.1% L;[*F-+jD  
 偏振度：50.0 85mQH
Z8aR  
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。 $BY{:#a]  
Kf.b <wP{  
 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。 ./d (@@  
 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。 >. Y~F(  
 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。 ]!N5jbA@  
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kZd7!  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 ZE^de(Fm  
rxARJso  

~CA+'e%~~  
 初始参数： P7b2I=t
 
 光栅高度：80nm @4i DN  
 占空比：40% d\v _!
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 参数范围： _*9Zp1r  
 光栅高度：50nm—150nm *u}):8=&R  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) WxFjpJt  
 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% SxDE
3A-:  
yl}Hr*  
 优化结果： P*SXfb"HC  
 光栅高度：101.8nm  J{y@ O  
 占空比：20.9% DQ)SMqOotw  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） o;.-I[9h]  
 偏振对比度：50.0 ;%1^k/b6t  
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。 e([&Nr8h  
fHigLL0B  
12. 结论 fh~&&f}6  
HIF]c  
 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) !4E:IM63  
 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 NQAnvX;  
(如Downhill-Simplex-algorithm) 4v>V7T.  
 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。 XP7A.I#q0  
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QQ：2987619807 `Ao:}