[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） ;a]2hd"6  
(#Vkk]
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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。 CzP?J36W^  
&E0d{2  
1. 线栅偏振片的原理 S4/CL4=  
mnKSO  
2. 建模任务 VdrqbZ   

}9w?[hXW"  
6,nws5dh  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 =(ULfz[:  
 偏振元件的重要特性： 0w'%10"&U+  
 偏振对比度 jB+K)NXHL  
 透射率 D4e*Wwk  
 效率一致性 W\JbX<mQ  
 线格结构的应用(金属) |9YY8oT.  
-YF]k}|  
3. 建模任务： idWYpU>gC  
.>4Zt'gCt  
4. 建模任务：仿真参数 \'z&7;px  
('H[[YODh  
偏振片#1: jV83%%e  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 HAq  
 高透过率(最大化) ao2NwH##  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) clE_a?  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) "bI'XaSv  
偏振片#2: >
/,7j:X  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 ?`wO \>y  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 2Zf}t  
 光栅周期：100nm A*;I}F  
 光栅材料：钨 V)[ta`9  
PQ6.1}  
5. 偏振片特性 F` /mcyf  
3v~804kWB  
 偏振对比度：(要求至少50:1) Ne{2fV>8Ay  
BCH{0w^D  
u4 ##*m  
FW](GWp`:  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) +;Yd<~!c Z  
zcF`Z{
&+  
X rBe41  
DG2CpR)S  
6. 二维光栅结构的建模 ={HYwP;  

uB;\nj5'D  
^[]q/v'3m!  
 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。 )Sz2D[@n  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。  y5"b(nb  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 fk*$}f  
TR@*tfS  
|=R@nn   
:Q~Rb<']{x  
7. 偏振敏感光栅的分析 %}T' 3  

6V[ce4a%  
 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。 wH?r522`c  
 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) }6U`/"RfcO  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 pDw^~5P  
8. 利用参数优化器进行优化 >!o||Yn  

4z{jWNM)N  

2P&KU%D)0s  
 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。 7iI6._"!w  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 ]3u$%vc  
 在该案例种，提出两个不同的目标： Zo
=w8Hr  
 #1:最佳的优化函数@193nm GJpQcse%  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 >bgx o<  
Or {9?;G  
9. 优化@193nm h-0#h/u>M  
&OK[n1M  
 初始参数： uyE_7)2d  
 光栅高度：80nm @51!vQwqR  
 占空比：40% 17hFwo`  
 参数范围： n@`D:;?{  
 光栅高度：50nm—150nm 8eAc 5by  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) orT%lHwjL  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 &CtWWKS"  
;v}f7v '  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 Bu%TTbnz_G  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 <1^\,cI2  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 F<W`zQ46  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 aPELAU-  
>q+q];=(  
10. 优化@193nm结果 B#zu<z  
,McwPHEMB  
 优化结果： 0 It[Pa qG  
 光栅高度：124.2nm <KBzZ !n5  
 占空比：31.6% )&
jE<C0  
 Ex透过率：43.1% V~9vf*X  
 偏振度：50.0 KG2ij~v  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 I;=HXL  
:)djHPP*  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 zi7>!#(  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。
a>_Cxsb&`  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 Xp_3EQl  
X+R?>xq{=h  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 :!fP~(R'm  
2D?V0>
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G!%Cc0d"7  
 初始参数： t;^NgkP{$  
 光栅高度：80nm TgDx3U[  
 占空比：40% ;z>?
- j  
 参数范围： #3+-vyZm  
 光栅高度：50nm—150nm K6 {0`'x  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) Bo
i?Bt  
 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% BAJEn6f?  
\v*WI)]  
 优化结果： ]>:LHW  
 光栅高度：101.8nm JQ[~N-  
 占空比：20.9% S8zc1!  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） bOY<C%;C
 
 偏振对比度：50.0 ulqh}Uv'  
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。 9rd7l6$R"  
xlhc`wdm  
12. 结论 Gtyy^tz[  
t%B ,ATW  
 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) )q+Qtz6D  
 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 f0<'IgN  
(如Downhill-Simplex-algorithm)  Z>O2  
 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。 EYLqg`2A