[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） n} GIf&  
B h@R9O<  
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。 583ej2HPg  
0(Y$xg  
1. 线栅偏振片的原理 &YO5N4X~o  
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2. 建模任务 2]eh[fRQ  

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}!0,(<EsV  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 Vyj>&"28  
 偏振元件的重要特性： C@pDX>~2=b  
 偏振对比度 *0i   
 透射率 +6*oO|  
 效率一致性 UL;d H  
 线格结构的应用(金属) fdho`juFa  
&|%z!x6f  
3. 建模任务： ?XsL4HIx  
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4. 建模任务：仿真参数 Z@ h<xo*r  
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偏振片#1: )jR:\fe  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 174H@  
 高透过率(最大化) KK(x)(  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) ;PaB5TT(  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) 6TfL|W<  
偏振片#2: x?:WR*5w  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 o1MbHBb  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 Br]VCp  
 光栅周期：100nm ~IE:i-Kz  
 光栅材料：钨 k:7UU4M 5  
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5. 偏振片特性 IL3,dad'^  
s?~Abj_  
 偏振对比度：(要求至少50:1) !aa^kcEjnL  
RduA0@g0  
i= ~HXr}  
zq4,%$y8|  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) 7*'_&0   
s7FqE>#c0  
%E1~I\n:F  
5tP0dQYd
 
6. 二维光栅结构的建模 xw%?R=&L  

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 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。 \5s!lv*&  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 F__DPEAc_  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 s<:"rw`  
Fj1/B0acS  
&9o @x]) @  
umrRlF4M;  
7. 偏振敏感光栅的分析 m|24)%Vj;=  

GgA =EdJn  
 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。 CG=#rc]vz  
 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) H1\~T  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 &JfyXM[]  
8. 利用参数优化器进行优化 Bq
R;d  

!G\1$"T$  

D-ug$ZRg  
 利用VirtualLab参数优化器可根据给定的评价函数轻松地对结构参数进行优化。
r+m8#uR  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 K/MIDH  
 在该案例种，提出两个不同的目标： S_?}H  
 #1:最佳的优化函数@193nm He#+zE;  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 zXcSE"   
((.PPOdJV  
9. 优化@193nm LYWQqxB  
T]CvfvO
5  
 初始参数： aMv  
 光栅高度：80nm }[AIE[  
 占空比：40% ]NTHit^EX  
 参数范围： R#1m_6I  
 光栅高度：50nm—150nm HD=WHT&  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) <LBMth  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 '?3Hy|}  
4RTEXoXs  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 =@3Qsd  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 lV]l`$XI  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 tQ`tHe  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 -(:BkA  
s)]|zu0"Ku  
10. 优化@193nm结果 <6(u%t0k5  
:dLS+cTC  
 优化结果： $#t&W&  
 光栅高度：124.2nm D;Az>]>q  
 占空比：31.6% )K5~
r>n&  
 Ex透过率：43.1% *l7 ojv  
 偏振度：50.0 I*ho@`U  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 @&,r|-  
{Ziq~{W_  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 S;|%'Sn|j9  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 !>>$'.nb@~  
 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。 Oh8;YE-%  
#lJF$  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 4=q\CK2^A  
k U3] eh\I  
BJW;A>@Pj  
 初始参数： ?5/Sa  
 光栅高度：80nm DK4V/>@8  
 占空比：40%
ss,6;wfX  
 参数范围： $]Fe9E?   
 光栅高度：50nm—150nm ia?8Z"&lK  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) &,e@pvc3  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% t5 5k#`Z  
8(g:i#~  
 优化结果： snj+-'4T  
 光栅高度：101.8nm rRsLl/d  
 占空比：20.9% 2OK%eVba  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） A
>d*<#x  
 偏振对比度：50.0 /D~z}\k  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求，尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 {H0B"i  
(U|W=@8`  
12. 结论 T}4RlIZF  
:[AW  
 应用的偏振分析器可以评价偏振光栅与波长和角度的关系。(同样适用于极紫外光谱范围) kyY tL_SD  
 VirtualLab参数优化工具箱提供了不同的优化方式，用以改善提高光学元件的性能 T_B$  
(如Downhill-Simplex-algorithm) L\n_q6n  
 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。 r--"JO%
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