[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） Xub*i^(]  
u69UUkG  
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。 _\.4ofK(  
h/Yxm2  
1. 线栅偏振片的原理 8y']kVg  
~&aULY?)]  
2. 建模任务 bcq&y
L'D  

d6a3\f  
ppo0DC\>
 
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 x2sKj"2?@  
 偏振元件的重要特性： R< L =&I  
 偏振对比度 ]$uC~b   
 透射率 f^-ot@w  
 效率一致性 mW$Oi++'d  
 线格结构的应用(金属) @eM$S5&n$  
"O'c.v?{x  
3. 建模任务： Y&1N*@YP  
4fIjVx  
4. 建模任务：仿真参数 OwT_W)$  
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a"Z  
偏振片#1: P!"{-m'
  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 A%2B3@1'q  
 高透过率(最大化) gnGh )  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) h w^ V  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) vV xw*\`<6  
偏振片#2: twu,yC!  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 -u(,*9]cJ*  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 DZ @B9<Zz{  
 光栅周期：100nm D>8p:^3g  
 光栅材料：钨 P-a8S*RRa  
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5. 偏振片特性 lu00@~rx/  
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 偏振对比度：(要求至少50:1) R`Fgne$4  
`#'j3,\6  

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a{L&RRJ  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) PZQAlO,  
c~4Cpy^  
Qu1&$oO  
cxQAp  
6. 二维光栅结构的建模 W+GC3W   

R:+'"dBge  
'#yqw%  
 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。 4Z>gK(  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 Pro?xY$E)  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 ;<q2  
Z1jxu;O(  
tT!'qL.*  
.8Bu%Sf  
7. 偏振敏感光栅的分析 z\oTuW*B  

tewp-MKA  
 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。 zBl
L98  
 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) >SLQW  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 :o'|%JE  
8. 利用参数优化器进行优化 Ea&NJ]& g  

}A+ncabm  

%VFoK
-a  
 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。 YHO}z}f[!  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 rH!sImz,  
 在该案例种，提出两个不同的目标： QmjE\TcK/  
 #1:最佳的优化函数@193nm {?`7D:]`^  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 MOK}:^bSu  
L /:^;j`c  
9. 优化@193nm "D8WdV(  
y~\ujp_5w  
 初始参数： cz,QP'g  
 光栅高度：80nm 'KIT^k0"Ih  
 占空比：40% _Iminet  
 参数范围： <#ON  
 光栅高度：50nm—150nm t$(#$Z,RS  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) j
&,Gv@  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。
_,!0_\+i  
COsmVQ.  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 ?[d4HKs  
 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。 r) x  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 ,\J 8(,%L  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 :Bmn<2[Y;  
ttUK~%wSx  
10. 优化@193nm结果 PkrVQH9^w  
a51e~mg Z`  
 优化结果： pdRM%ug   
 光栅高度：124.2nm !Ztqh Xr  
 占空比：31.6% aaig1#a@1b  
 Ex透过率：43.1% z'm}p  
 偏振度：50.0 #Z1-+X8P  
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。 o[cOL^Xd1  
f]8MdYX(  
 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。 y62f{ks_/  
 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。 RbL?(  
 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。 e?.j8Q~  
^T!Zz"/:  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 =}#yi<Lt  
84QOW|1  
{ogBoDS  
 初始参数： GMJ4v S  
 光栅高度：80nm %jzTQ+.%]^  
 占空比：40% HP.=6bJWi  
 参数范围： >t3_]n1e  
 光栅高度：50nm—150nm KE3`5Y!  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) gSwV:hm  
 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% e&;e<6l&{  
J)YlG*  
 优化结果： p[JIH~nb  
 光栅高度：101.8nm ]UkH}Pt'3  
 占空比：20.9% D+3?p  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） MvpJ0Y (  
 偏振对比度：50.0 m"9f(  
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。 xRD+!3  
rNq*z,  
12. 结论 0~fjY^(  
AB'+6QU9k  
 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) zbxW U]<S?  
 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 &`I(QY  
(如Downhill-Simplex-algorithm) =\< 7+nv  
 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。 Ab ,^y