[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） I_ONbJ9]  
2`EVdl7
B]  
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。 _BbvhWN&+  
tAERbiH  
1. 线栅偏振片的原理 'r\ 4}Ik  
SAR= {/  
2. 建模任务 Goxl3LS<  

@Gt`Ds9=  
*Dd
i(`  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 hUh+JW  
 偏振元件的重要特性： p}uncIod  
 偏振对比度 6#U^<`  
 透射率 !scD|ti  
 效率一致性 >TY6O.]  
 线格结构的应用(金属) _g~2R#2Q  
Nar>FR7ut  
3. 建模任务： (-,>qMQs  
b?8)7.{F{  
4. 建模任务：仿真参数 +y/55VLq  
U6<M/>RG$  
偏振片#1: J? .F\`N)  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 Ke!'gohv  
 高透过率(最大化) -\4zwIH  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) ##cnFQCB  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) (,B#t7ka  
偏振片#2: !J3UqS  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 2Q@Y^t   
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 :S -";.:"  
 光栅周期：100nm FQk!d$BG  
 光栅材料：钨 ]n;1x1'  
H>XFz(LWh  
5. 偏振片特性 H}/05e  
2}vNSQvG  
 偏振对比度：(要求至少50:1) tlQC6Fb#  
BRzfic:e  
Z+4D.bA  
o:~LF6A-  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) 2%]Z Kd  
4t*so~  
* ?]~ #  
[c~kF+8  
6. 二维光栅结构的建模 Ls}7VKl'  

Yf}xwpuLk  
,6{iT,~@8  
 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。 <CZgQ\Mt  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 ,eRQu.  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 __Nv0Ru  
`XKVr  
Z6Fp\aI8@  
j.%K_h?V5  
7. 偏振敏感光栅的分析 %%JMb=!%2  

++jAz<46  
 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。 >/=>B7  
 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) $n!K6fkX%  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 KOhA)  
8. 利用参数优化器进行优化 VUwC-)  

E\U`2{^.  

_>yoX  
 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。 4a''Mi`u  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 U*)m',  
 在该案例种，提出两个不同的目标： JSr$-C fH  
 #1:最佳的优化函数@193nm 4vWkT8HQ  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 A/}W&bnluD  
!.TLW  
9. 优化@193nm Wl-<HR!n  
:j^FJ@2_  
 初始参数： SF[FmN!^^  
 光栅高度：80nm )]htm&q5  
 占空比：40% n, i'Dhzk  
 参数范围： .@F]Pht  
 光栅高度：50nm—150nm 3W_PE+:Kr  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) _O"mfXl6  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 O"G >wv  
.6f%?oo  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 alq%H}FF  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 De&6 9  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 m3<+yz$!r  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 BV#78,8(  
NnT g3:.  
10. 优化@193nm结果 {0"YOS`3AX  
E&$yuW^z  
 优化结果： H<EQu|f&x  
 光栅高度：124.2nm 67SV~L#%O  
 占空比：31.6% `n5"0QRd  
 Ex透过率：43.1% uocHa5J  
 偏振度：50.0 wV\gj~U;P  
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。 d;mx<i=/  
\*f;Xaa  
 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。 !V2/A1?  
 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。 mtz#}qD66  
 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。 L2Pujk  
^z6_Uw[  
11. 300nm到400nm波长范围的优化  -!W<DJ*  
>9e(.6&2XZ  
!`41q=r  
 初始参数： ,JU@|`  
 光栅高度：80nm _BdE< !r  
 占空比：40% o6 E!IX+  
 参数范围： sm[94,26  
 光栅高度：50nm—150nm QTX8 L  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) YW u cvw&  
 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% $Iv2j">3)  
JM1R ;i6  
 优化结果： b306&ZVEk  
 光栅高度：101.8nm HK|ynBAo  
 占空比：20.9% &nBa
=Enf  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） %NL^WG:  
 偏振对比度：50.0 ^j-3av=  
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。 w2_bd7Wp<  
\%^%wXfp  
12. 结论 ;22oY>w  
J+d1&Tw&  
 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) ?T+q/lt4  
 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 L_=3<nE  
(如Downhill-Simplex-algorithm) OO[F E3F  
 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。 E4m`  
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QQ：2987619807 ,^#yo6-