[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） >Sk[vI0Y  
M"=n>;*X  
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。 pl*~kG=  
y-?>*fNo  
1. 线栅偏振片的原理 `T ^G^7&  
&zL#hBE  
2. 建模任务 BO
lAm*tFt  

[}nK"4T"Ri  
hRaf#  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 '6Qy/R  
 偏振元件的重要特性： RR1A65B  
 偏振对比度 Hyk'c't_O  
 透射率 ~+D*:7Y_  
 效率一致性 bTmL5}n  
 线格结构的应用(金属) @b&84Gn2 r  
*#>F.#9  
3. 建模任务： HCA{pR`  
hSqY$P  
4. 建模任务：仿真参数 CF y}r(q  
P=AS>N^yaL  
偏振片#1: hPm>tV2X  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 z,;;=V6j  
 高透过率(最大化) 3{raKM6F  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) T*2C_oW  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) %:6?Y%`*[  
偏振片#2: ! U0z"  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 e]+OO g&  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 L6:h.1 U$  
 光栅周期：100nm <T,
A&`/  
 光栅材料：钨 8``;0}'PC  
S[M4ukYK  
5. 偏振片特性 8"'x)y  
UP1?5Q=H]Q  
 偏振对比度：(要求至少50:1) d<p2/aA  

Y8s;w!/  
rp! LP#*  
s}x>J8hK  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) bPD)D'Hs  
Ry;$^.7%  
q1Qje%9@t  
(ClhbfzD  
6. 二维光栅结构的建模 GrEs1M1]*  

kka"C]!  
IFNWS,:  
 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。 o.:p_(|hI  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 I %_MV  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 I?Y d   
3*S[eqMJc  
uF(k[[qaiN  
x2wg^$F*oO  
7. 偏振敏感光栅的分析 '8`T|2  

Z_z#QX>=D  
 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。 7Ur?e
p  
 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) W*T{,M@Y  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 {XY3Xo  
8. 利用参数优化器进行优化 SBKeb|H8  

?qHF}k|  

TYS\95<  
 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。 :xeLt;  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 <bmLy_":  
 在该案例种，提出两个不同的目标： T{MC-j _T9  
 #1:最佳的优化函数@193nm Ueyw;Y  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 =V$j6  
iLq#\8t^  
9. 优化@193nm *K!++k!Ixa  
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 初始参数： CmC0k-%w  
 光栅高度：80nm q(]f]Vl|0  
 占空比：40% # mT]j""  
 参数范围： NrJzVGeS  
 光栅高度：50nm—150nm  WR.x&m
>  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) z]#hWfM4B:  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 >]$aoA#  
ijZ>:B2:  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 \KM|f9-b  
 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。 xfHyC'?  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 Ti= 3y497S  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 }=@zj6AC  
!oMt_k X  
10. 优化@193nm结果 g()m/KS<  
'V!kL, 9ES  
 优化结果： J/Q|uRpmqr  
 光栅高度：124.2nm {yq8<?  
 占空比：31.6% f'{>AKi=C  
 Ex透过率：43.1% ?SX_gYe9  
 偏振度：50.0 1j3=o }m  
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。 ki4f*Ej  
)!-S|s'  
 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。 ROoE%%8I  
 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。 hZuYdV{'h  
 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。 %W;u}`  
h([0,
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11. 300nm到400nm波长范围的优化 :XS"#^aJ  
I'IB_YRL4  
?0J0Ij,  
 初始参数： 0j@IxEPs  
 光栅高度：80nm T-P@u-DU  
 占空比：40% 3?ba 1F0Nw  
 参数范围： 2V$9ei6  
 光栅高度：50nm—150nm QkX@QQT?  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) %0v*n8  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% *i?.y*g  
H1Xovr  
 优化结果： E^syrEz  
 光栅高度：101.8nm C4_t_N  
 占空比：20.9% */U$sZQ)  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） s^PmnFR  
 偏振对比度：50.0 @3 "DBJ  
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。 @,vv\M0)p  
#NF+UJYJ&'  
12. 结论 7SHo%bA  
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UH  
 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) ~7BX@?  
 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 7ukDS]  
(如Downhill-Simplex-algorithm) UCF[oO>v  
 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。 M9g1d7%