[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） |M7cB$y  
cg.{oMwa  
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。 1@DC#2hPr  
5J10S  
1. 线栅偏振片的原理 m[^lu1\wn  
} o%^ Mu B  
2. 建模任务 Mf1(4F  

s_'&_>D  
c2

y,zq|H  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 ;f[lq^eV  
 偏振元件的重要特性： :OG I|[  
 偏振对比度 c-sjYJXKM*  
 透射率 U[@y8yN6M  
 效率一致性 Y()"2CCV  
 线格结构的应用(金属) 1^!SuAA@  
T$I_nxh[)L  
3. 建模任务： p49]{2GXb  
`POzwYh  
4. 建模任务：仿真参数 Rff F:,b  
Z!)~?<gcq:  
偏振片#1: rmiOeS`:  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 WMSJU/-P  
 高透过率(最大化) l4OrlS/5  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) aQCu3T  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) JE=t e(a  
偏振片#2: Z0F~?  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 qN $t_  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 S/nPK,^d2  
 光栅周期：100nm EY,jy]|#  
 光栅材料：钨 ,`@pi@<"#  
558P"w0"X  
5. 偏振片特性 bMyld
&ga  
Zt`Tg7m  
 偏振对比度：(要求至少50:1) b:m+I  
+0'F@l  
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x1o;  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) (W ~K1]  
<+`%=r)4  
M:S-%aQ_<y  
CU'JvVe3  
6. 二维光栅结构的建模 \|]mClj#  

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ep4J;  
6b2UPI7m~  
 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。 T@ c~ql  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 f"ZlJVa  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 Xz$4cI#n:  
apvcWF%  
J|`0GDSn  
+yGQt3U  
7. 偏振敏感光栅的分析 rE3dHJN;  

w;z7vN~/O  
 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。 (|gQ i{8  
 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) D(!^$9e9b  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 =Zd(<&B K  
8. 利用参数优化器进行优化 JMb_00r  

yvAO"43  

MdHm%Vx  
 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。 v pI9TG  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 Gt w>R  
 在该案例种，提出两个不同的目标： uDf<D.+5Ze  
 #1:最佳的优化函数@193nm ,X4e?$7g  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 p3Sh%=HE'  
~zVxprEf_  
9. 优化@193nm 7=!9kk0  
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)  
 初始参数： (eHyas %X  
 光栅高度：80nm TdtV (  
 占空比：40% ']_2@<XW)  
 参数范围： SQKhht`M  
 光栅高度：50nm—150nm Syk)S<  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) i"8mrWb  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 I \:WD"  
}F`|_8L*v)  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 V Z(/g"9  
 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。 Knq9"k  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 |VfEp  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 hW^,' m  
K
/Q"Z*  
10. 优化@193nm结果 $TQhr#C]  
0-. d{P  
 优化结果： VF]AH}H8I  
 光栅高度：124.2nm }X(&QZ7i`  
 占空比：31.6% Z;BS@e  
 Ex透过率：43.1% +7Ws`qhEe  
 偏振度：50.0 rzjVUPdnh  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 'ofj1%c  
/ 3A6xPOg  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 v4$/LUJZp  
 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。 @6u/)>rI  
 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 9hT  
NBikYxa  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 h ><Sp*z_V  
LPk@t^[  
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Mc'r&  
 初始参数： kfy!T rf  
 光栅高度：80nm
]9@:7d6  
 占空比：40% iD^,
O)b  
 参数范围： _|k$[^ln^  
 光栅高度：50nm—150nm ] V D  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) .;#T<S"  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% \kADh?phV  
TpjiKM  
 优化结果： |tXA$}"L8  
 光栅高度：101.8nm wxN)dB  
 占空比：20.9% m|*B0GW  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） rhv~H"qzW  
 偏振对比度：50.0 Di9RRHn&q  
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。 }gp@0ri%5  
aDlp>p^E>  
12. 结论 nt.Li
M/L  
8K%N7RL|  
 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) )G[byBa  
 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 =BJLj0=N  
(如Downhill-Simplex-algorithm) FX:`7c]:9  
 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。 w.qtSW6M+