[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） naCPSsei  
jq#_*&Eg]  
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。 $$~
x: iN  
Z8nj9X$  
1. 线栅偏振片的原理 SCE5|3j  
L+Yn}"gIs  
2. 建模任务 ARAC'F0  

o^;$-O!/  
g1VdP[Y#  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 +[*VU2f t  
 偏振元件的重要特性： yC !`6$  
 偏振对比度 1VK?Svnd  
 透射率 ZB GLwe  
 效率一致性 xaSvjc\  
 线格结构的应用(金属) 9@ [R>C  
I&]d6,  
3. 建模任务： wEENN_w  
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4. 建模任务：仿真参数 W-q2|N
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偏振片#1: "l!WO`.zp=  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 ?>5[~rMn  
 高透过率(最大化) ;NH5 L,  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) zF6R\w  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) yjUZ40Dq  
偏振片#2: c^vPd]Ed  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 F,Q\_H##x4  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 $Z6g/bD`E  
 光栅周期：100nm py.lGywb_  
 光栅材料：钨 [2#5;')  
lY/{X]T.(  
5. 偏振片特性 zWpJ\/k~  
)orVI5ti  
 偏振对比度：(要求至少50:1) )&]gX  
Ai
fc0P-H  
M*FUtu  
P'f =r%  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) }S51yDVG_  
n 1MZHa,  
O6Bs!0,  
~Q"3#4l  
6. 二维光栅结构的建模 E8gXa-hv  

OJiW@Z_\  
s.I%[kada  
 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。 Y$hYW  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 A^:[+PJHN  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 "*W:  
DhY.5  
 H"czF  
u~n*P``{  
7. 偏振敏感光栅的分析 W1'F)5(?7  

&5puGnTZ  
 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。 %jz]s4u$5j  
 偏振片最重要的几个特性可直接进行选择(如偏振度、透射率和反射率) 0+MNu8t  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 k#Qav1_  
8. 利用参数优化器进行优化 ST$~l7p  

MyB&mC7Es  


FY_.Vp  
 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。 T<(1)N1H`  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 hw! l{yv  
 在该案例种，提出两个不同的目标： nMXk1`|/)x  
 #1:最佳的优化函数@193nm lM1~K  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 mM&Sq;JJ;  
m;-FP 2~  
9. 优化@193nm CXt9 5O?  
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 初始参数： XN9s!5A<L)  
 光栅高度：80nm :5Vk+s]8  
 占空比：40% K~'!JP8@  
 参数范围： _:@~bHd  
 光栅高度：50nm—150nm MmiC%"7wt  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) < kyT{[e+6  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 fy+fJ )4sj  
S3#NGBZ/  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 sd4eJ  
 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。 I\e?v`e  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 {!!
df.h  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 D4,kGU@  
hRAI7xk  
10. 优化@193nm结果 DfYOGs]@  
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 优化结果： pde,@0(Fa  
 光栅高度：124.2nm \f| Hk*@  
 占空比：31.6% sF9{(Us  
 Ex透过率：43.1% W0e+yIaR  
 偏振度：50.0 %smQ`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。 BGM5pc (ei  
PP
oQNW  
 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。 \H<gKZquR  
 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。 WP7RX|7  
 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。 )Z6bMAb0'N  
AI KLJvte  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 }/tT=G]91  
o95)-Wb  
MTBHFjXO  
 初始参数： z4t.-9(C  
 光栅高度：80nm [/dGOl+  
 占空比：40% ?%RAX CK  
 参数范围： fP 1V1ao  
 光栅高度：50nm—150nm c:#<g/-{wM  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) [zXKS|  
 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% 5)712b(&  
b-*3]gB  
 优化结果： lMkDLobos  
 光栅高度：101.8nm a=ye!CN^  
 占空比：20.9% -64@}Ts*?  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） 'ec G:B`S  
 偏振对比度：50.0 k^<s
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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。 feJzX*u  
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kb,cKU  
12. 结论 .'`7JU#{  
.II*wKk  
 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) R-7.q  
 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 mL5Nu+#  
(如Downhill-Simplex-algorithm) b\6)whh  
 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。 L'i0|_