[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） ^ 34Ng  
BkB_?^Nv8  
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。 <rgK}&q  
sc+%v1Y#}  
1. 线栅偏振片的原理  Rw0|q  
B1|nT?}J(  
2. 建模任务 dT'}:2  

95#]6*#[4!  
K_L7a>Fr  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 lfM vNv  
 偏振元件的重要特性： 1 jB0gNe  
 偏振对比度 DDR4h"Y  
 透射率 }O~D3z4l0  
 效率一致性 4dFr~ {  
 线格结构的应用(金属) :'wxm3f  
3v_j*wy  
3. 建模任务： c\o_U9=n  
3LfF{ED@  
4. 建模任务：仿真参数 p35)K5V  
":+d7xR?o  
偏振片#1: 9~Sa7P  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 el5Pe{j'  
 高透过率(最大化) @uyQH c,V  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) BN]o!Y  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) ! N2uJ?t  
偏振片#2: aB~k8]q.  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 s3A(`heoq  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 'Iw`+=iVz  
 光栅周期：100nm YG0/e#5  
 光栅材料：钨 &M@ .d$<C  
,X_3#!y  
5. 偏振片特性 Fu{VO~w  
=:g\I6'a  
 偏振对比度：(要求至少50:1) #0r^<Yn  
kXhd]7ru  
x/{-U05  
sT1OAK\^  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) >b\|%=(x!*  
<#BK(W~$  
l,Q`;v5|  
A*0X~6W  
6. 二维光栅结构的建模 .a2R2~35  

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M/W9"N[ta  
 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。 ?84f\<"  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 L>/$l(
 
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 &#C&0f8PnD  
_`=qc/-0  
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>9'/&  
*.w6=}  
7. 偏振敏感光栅的分析 W!ug^2"  

Y_]y :H  
 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。 ^~l@ _r  
 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) lW-G]V  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 /z^v%l  
8. 利用参数优化器进行优化 YYI0iM>  

n,2p)#?  

[4qvQ7Y !  
 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。 uYs45 G  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 DHn\ =M  
 在该案例种，提出两个不同的目标： W="pu5q$5  
 #1:最佳的优化函数@193nm pR0!bgC  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 >j]Gz-wC  
nO6UlY  
9. 优化@193nm kygj" @EX  
E5S(1Z}]p{  
 初始参数： ~,s'-  
 光栅高度：80nm V 7~9z\lW  
 占空比：40% ]Y$Wv9S6  
 参数范围： 'Sd+CXS  
 光栅高度：50nm—150nm s3ASA.*  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) >9nVR  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。  -+qg  
!|VtI$I>x  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 ,^ -%<  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 ec^{ez@`  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 z4J\BB  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 2PPb  
F_@` <d!  
10. 优化@193nm结果 hb
1h.F  
VZamR}x  
 优化结果： 1F0];{a  
 光栅高度：124.2nm CPsl/.$tC  
 占空比：31.6% , =*^XlO=c  
 Ex透过率：43.1% kN<;*jHV  
 偏振度：50.0 nRq[il0 `i  
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。 HIj:?y  
-=:tlH n  
 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。 KvPLA{  
 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。 CO ZfR~}  
 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。 ,,EG"Um6  
mOjjw_3gq  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 'q/C: Yo  
&% (1?\~u  
.,thdqOO  
 初始参数： rmX5-k  
 光栅高度：80nm [r]<~$  
 占空比：40% e7
Gb7c~  
 参数范围： RM%Z"pc Y6  
 光栅高度：50nm—150nm |Cfo(]>G  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) uRuu!{$  
 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% G'HLnx}Yi  
02^\np  
 优化结果： f~jdN~  
 光栅高度：101.8nm v+C D{Tc  
 占空比：20.9% BlqfST#6  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） >9g^-~X;v  
 偏振对比度：50.0 Mns=X)/hc  
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。 E}36  
'/ueY#eG  
12. 结论 %74f6\  
x41t=E](  
 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) *D7oHwDU  
 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 HW6Cz>WxOW  
(如Downhill-Simplex-algorithm) Frhm4H%,_R  
 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。 (hY^E(D