[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） liEb(<$a  
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t &ib}v  
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。 SvUC8y  
(2He]M\  
1. 线栅偏振片的原理 s>Eu[uA  
AXBv']Y  
2. 建模任务 jEQr{X7bEL  

PP+{zy9Sb  
9/$D&tR
N  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 3L24|-GxH  
 偏振元件的重要特性： (bfHxk
R.  
 偏振对比度 ],ow@
}  
 透射率 ebk{p<  
 效率一致性 4l! ^"=rh  
 线格结构的应用(金属) i2or/(u`  
bP;cDQ(g  
3. 建模任务： 0{ovLzW  
zh5{t0E}C  
4. 建模任务：仿真参数 F(E3U'G  
MpbH!2J  
偏振片#1: &*TwEN^h  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 ^H'zS3S  
 高透过率(最大化) S5:`fo^5  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) 5MJ`B:He+  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) `r"euO r\  
偏振片#2: jd;=5(2  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 L]{ 1"`#  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 mk JS_6  
 光栅周期：100nm ;I'pC?!y  
 光栅材料：钨 `Q!|/B  
~__]E53F  
5. 偏振片特性 ]a|3"DP5  

}+U} [G  
 偏振对比度：(要求至少50:1) 9F~U% >GX  
D$k4
0Mz  
XZhX%OT!  
KK-9[S-  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) )i&9)_ro  
ehE
XC  
&_ er_V~  
WXj}gL`  
6. 二维光栅结构的建模 [07N<<  

SJ1 1LF3)  
|Ia3bVW  
 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。 4VE7%.z+  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 ^.Y"<oZSS  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 jqHg'Fq  
IC}?oXs5G  
Y
o:l@(  
70!&  
7. 偏振敏感光栅的分析 c@:L7#8  

q#B^yk|Y  
 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。 gkS#=bv9e@  
 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) *a Y`[,4#$  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 ^=Rqa \
;  
8. 利用参数优化器进行优化 ,)A^3Q*  

ywlN4=  

x#"|Z&Dw0  
 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。 yn<z!z%mz  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 ug!DL=ZW  
 在该案例种，提出两个不同的目标： .E|Hk,c9  
 #1:最佳的优化函数@193nm "|pNS)  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 -}k'a{sj=  
:bMCmY  
9. 优化@193nm  G~T]
m .  
sqHvrI  
 初始参数： We3*WsX\  
 光栅高度：80nm /=4P<&J  
 占空比：40% yv4ki5u`  
 参数范围： ABEC{3fWpu  
 光栅高度：50nm—150nm th8f  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) .['@:}$1  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 w[PWJ! <  
~*-ar
6  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 ByeyUw  
 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。 F.?
`<7  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 sChMIbq!Av  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 /h%<e  
L1*P<Cb  
10. 优化@193nm结果 ,-A8;DW]^J  
}(O/y-  
 优化结果： 9Qp39(l:  
 光栅高度：124.2nm XhFa9RC  
 占空比：31.6% u3kK!2cdP  
 Ex透过率：43.1% zLXmjrC  
 偏振度：50.0 mnL \c'  
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。 12Qcjj%F*  
:7p0JGd  
 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。 <5/r  
 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。 PEZElB;  
 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。 c"t1E-Nsk  
ed*Cx~rT  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 $*K
5  
&oiX/UaY  
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].:2  
 初始参数： 8):I< }s#  
 光栅高度：80nm hC<X\yxe  
 占空比：40% ?ECmPS1  
 参数范围： ^4]#Ri=U  
 光栅高度：50nm—150nm m_~ p G  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) &/R@cS6}'  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% xBU\$ToC  
P]T(I/\g  
 优化结果： aGNVqS%y  
 光栅高度：101.8nm 2F^ %d9`  
 占空比：20.9% 'Z'X`_  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） ?AP2Opsl  
 偏振对比度：50.0 k);z}`7  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求，尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 sF]v$kq  
*103  
12. 结论 b>E%&sf  
0m)["g4  
 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) Yqm
x]7Y4  
 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 rMSB|*
_  
(如Downhill-Simplex-algorithm) c a_N76o!  
 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。 )VJAs|  
Rp A76ug  
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QQ：2987619807 rfYu8-