[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） ^!6T,7B B  
xf3;:soC  
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。 )uO 3v  
J9&#);(  
1. 线栅偏振片的原理 DD'RSV5]  
2m,t<Y;  
2. 建模任务 9w<k1j  

GLA4O)  
Y z],["*Q  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 r!c7{6N  
 偏振元件的重要特性： EouI S2e;a  
 偏振对比度 ow9Vj$m  
 透射率 b\vL^\bX8  
 效率一致性 IAd[_<9D  
 线格结构的应用(金属) 2Uy}#n|)r  
b v4  
3. 建模任务： DI\^&F)3T2  
^.~ F_  
4. 建模任务：仿真参数 DfZ)gqp/Av  

k&= iye(  
偏振片#1: ;HmQRiCg  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 ^o(C\\>{&  
 高透过率(最大化) FTh/1"a  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) OSkBBo]~z  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) )2?A|f8  
偏振片#2: ]Z>zf]<  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 r5Xi2!  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 tC&jzN"  
 光栅周期：100nm ogJ>`0 +J  
 光栅材料：钨 2+C8w%F8  
9R N ge;*  
5. 偏振片特性 d[&Ah~,  
i&Me7=~  
 偏振对比度：(要求至少50:1) XBos^Q  
oN[#C>#(  
l)qGG$7$  
GD<pqm`vVY  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) H8$";T(I  
98!H$6k  
g?9%_&/})A  
~p$ncIr2Q  
6. 二维光栅结构的建模 An=Q`Uxt/  

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A[N>T\  
 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。 ZowPga  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 EakS(Q?  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 ?sbM=oo  
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$F~hL?"?  
(Ek=0;Cr  
7. 偏振敏感光栅的分析 6EkD(w  

5YgUk[J  
 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。 Eq'oy~.oV  
 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) f/e2td*A  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 ?`Som_vKO  
8. 利用参数优化器进行优化 {-,^3PI\  

3bMUsyJ2  

kA(q-Re$B*  
 利用VirtualLab参数优化器可根据给定的评价函数轻松地对结构参数进行优化。 -1 _7z{.  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 bn8?-  
 在该案例种，提出两个不同的目标： Tp%4{U/0`  
 #1:最佳的优化函数@193nm -u%'u~s  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 ai~JY
[  
'W|@d8}h  
9. 优化@193nm D(gpF85t  
]@7]mu:oL  
 初始参数： g bwg3$!9  
 光栅高度：80nm me/ae{  
 占空比：40% (?pn2- Ip  
 参数范围： be5NasC  
 光栅高度：50nm—150nm 0Z>oiBr4  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 0 ;ov^]  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 m#(ve1E  
N>_d {=P  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 &)|3OJ'o  
 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。 b{Kw.?85  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 7Om)uUjU4  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 |A@Gch fd  
rCO:39L-  
10. 优化@193nm结果 05m/iQ  
b3!,r\9V  
 优化结果： 7c Gq.U  
 光栅高度：124.2nm yy-\$<j  
 占空比：31.6% Rd.[8#7VE  
 Ex透过率：43.1% )SYZ*=ezl.  
 偏振度：50.0 yi/jZX  
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。 U[8Cg  
';?b99  
 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。 u3H2\<  
 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。 n"{oj7E0a  
 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。 eX>X=Ku  
^6 sT$set  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 <ArP_! `3  
!j.jvI%e;  
#Rdq^TGMi;  
 初始参数： c=p@l<)  
 光栅高度：80nm GcPhT  
 占空比：40% (N\Zz*PLz  
 参数范围： /Iu._2  
 光栅高度：50nm—150nm cnOk  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) $zBG19 [%  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% S,,3h0$X  
l<$c.GgFd  
 优化结果： ~4iIG}Y<  
 光栅高度：101.8nm 1H_#5hd  
 占空比：20.9% {q:o}<-L+  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） /-39od0  
 偏振对比度：50.0 (d
F4F4`{  
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。 M
r(~ *  
B"I>mw  
12. 结论 xW,(d5RtZ  
VBssn]w  
 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) w%k)J{\  
 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 RfwTqw4@  
(如Downhill-Simplex-algorithm) )gCHwu  
 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。 GJItGq`)  
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QQ：2987619807 t?]6>J_V