[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） !Z)^

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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。 jzw?V9Ijb  
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hzK.  
1. 线栅偏振片的原理 m^+~pC5  
AXI:h"so  
2. 建模任务 p+?WhxG)  

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bS6Yi)p  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 aC` c^'5  
 偏振元件的重要特性： M*uG`Eo&  
 偏振对比度 ?^Ux+mVE  
 透射率 8B9zo&  
 效率一致性 rpWy 6oD  
 线格结构的应用(金属) _ RYZyw   
r/f;\w7  
3. 建模任务： ?8/h3xV;  
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4. 建模任务：仿真参数 5w9<_W0d  
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偏振片#1: .@V>p6MV  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 ARo5 Ss{  
 高透过率(最大化) YJ$ =`lIM  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) j&5Xjl
>4  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) l"8YIsir  
偏振片#2: s,x]zG"  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 g7-K62bb  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 3\7$)p+c  
 光栅周期：100nm xcA:Q`c.{  
 光栅材料：钨 ?YO%]mTP  
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5. 偏振片特性 f'S"F  
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 偏振对比度：(要求至少50:1) Po3W+;@  
r MlNp?{_  
7(Kc9sJC%%  
":ycyN@g  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) J)o%83//  
).xWjVC  
QZol(2~Y  
3OlY Ml  
6. 二维光栅结构的建模 5"U7I{\  

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u.6%n.g  
 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。 DP_\%(A  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 [qB=OxH?  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 ^(R gSMuT`  
Pl4d(2 7  
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20Nk$.  
7. 偏振敏感光栅的分析 O/Vue  

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 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。 >B0S5:S$W  
 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) uHYI :(O  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 g=Lt2UIJ  
8. 利用参数优化器进行优化 Qsa2iw{  

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_[W=1bGJ  
 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。 -/X-.#}-  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 \=)h6AG  
 在该案例种，提出两个不同的目标： {$^|^n5j  
 #1:最佳的优化函数@193nm %~~QXH\  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 ^_uzr}LE`  
CfU)+20  
9. 优化@193nm 7+"X^$  
{8Ll\j@ "  
 初始参数： Tb^9J7]  
 光栅高度：80nm jo;n~>3P  
 占空比：40% 43Q&<r$[T  
 参数范围： 0W)_5f&  
 光栅高度：50nm—150nm Ts\7)6|F  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) SzgVvmM}  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 @,]v'l!u  
hjE9[{K  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 7Do)++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。 8Bhng;jX  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 (
_* a4xGF  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 dx^3(#B  
;1KhUf;&F  
10. 优化@193nm结果 o9/P/PZ\X  
I ;_.tG  
 优化结果： ep5aBrN]"  
 光栅高度：124.2nm 5Ai Yx}  
 占空比：31.6% _R]h]<TQ  
 Ex透过率：43.1% X*T9`]l6  
 偏振度：50.0 *;Vq0a!  
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。 m5S/T\,X  
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RP0D
jc  
 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。 O1z>A  
 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+:lsiV  
 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。 *)`:Nm~y  
]n{2cPx5d  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 8]O|$8'"  
z#y<QH  
YXvKDw'95  
 初始参数： KksbhN{AB  
 光栅高度：80nm +"<f22cS1  
 占空比：40% ;j$84o{  
 参数范围： f:
TW<  
 光栅高度：50nm—150nm m>iuy:ti  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) R{T4AZ@,'  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% _2|,j\f;L  
M?,;TJ7Gd  
 优化结果： {Z|C  
 光栅高度：101.8nm ^3el-dZ  
 占空比：20.9% "PX~Yc  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） <a'j8pw9i  
 偏振对比度：50.0 62W3W1: W  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求，尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 r@_;L>  
m_pK'jc  
12. 结论 B$\5=[U  
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l'Zar  
 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) C. Sb4i*  
 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 A)qOJ(OEz  
(如Downhill-Simplex-algorithm) z.QW*rW9  
 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。 j#-74{Y$ J  
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QQ：2987619807 hVd63_OO