[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） :HRJ49a  
?.IT!M}DR  
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。 6t TLyI$+  
jio1#&  
1. 线栅偏振片的原理 b'O>&V`  
<dD}4c+/t  
2. 建模任务 Y1H8+a5@  

cG,B;kMjo  
L"1UUOKy  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 d[w'j/{  
 偏振元件的重要特性： d%81}4f:  
 偏振对比度 782be-n  
 透射率 /lx
\9S|  
 效率一致性 iRS )Z)  
 线格结构的应用(金属) o  <0f  
b~Op
1p  
3. 建模任务： CK 3]]{  
IwKhun  
4. 建模任务：仿真参数 GX&BUP\
 
:mXc|W3  
偏振片#1: (\, <RC\  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 wxkCmrV  
 高透过率(最大化) YxlV2hcX;  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺)  M
hm3u  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) JC(rSs*  
偏振片#2: \-0@9E<D  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 `$ZX]6G  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 Jor>YB`X  
 光栅周期：100nm AMG}'P:  
 光栅材料：钨 wOOBW0tj  
Qg"hN  
5. 偏振片特性 ,=O`'l>K  
=<e|<EwSZ  
 偏振对比度：(要求至少50:1) MIo<sJuv  
_7'9omq@  
4*}[h9J}\  
uz-,)  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) Y (x_bJ  
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K#rfQ0QK/!  
1 0lvhzU  
6. 二维光栅结构的建模 f.JZ[+  

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91qk0z`N  
 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。 '9c`[^  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 u~[HC)4(0  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 ig<Eyr  
#no~g(!o  
u.sF/T=6f  
|I-;CoAg  
7. 偏振敏感光栅的分析 l*>t@:2J  

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T!_Ru  
 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。 M #'br<]  
 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) Rt:k4Q
 
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 
!Ob  
8. 利用参数优化器进行优化 4 AZ~<e\  

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Cw42bO  
 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。 W,"|([t4.\  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 @)PA9P |  
 在该案例种，提出两个不同的目标： 9<u^.w  
 #1:最佳的优化函数@193nm t\~lGG-p  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 bHVAa#
 
:W]?6=  
9. 优化@193nm +13h*  
ASmMj;>UM  
 初始参数： +v4P9V|s  
 光栅高度：80nm 9ZvBsG)  
 占空比：40% ?xEQ'(UBQ  
 参数范围： $jT&]p  
 光栅高度：50nm—150nm x,$N!X  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) Oop5bg  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 OS8 ^mC  
_y#omEx  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 1'ne[@i^/  
 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。 [MSLVTR  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 w-2&6o<n-  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 )|;*[S4  
x._IP,vRx^  
10. 优化@193nm结果 ").MU[q%Y  
l;i,V;@t  
 优化结果： _;
mN1Te  
 光栅高度：124.2nm e$F]t*)Xa  
 占空比：31.6% p7(Pymkd  
 Ex透过率：43.1% |1^>n,C  
 偏振度：50.0 n^|;J*rD  
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。 `@GqD
  
4)D#kP  
 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。 WelB+P2  
 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。 %M8Egr2|0  
 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。 gLv|Hu7  
`-zdjc d  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 rQiX7  
Z=%+U _,  
/UeLf$%ZW  
 初始参数： -1Y9-nn[m  
 光栅高度：80nm Ke-Q>sm2Q  
 占空比：40% VlKy6PSIg  
 参数范围： #!p=P<4M  
 光栅高度：50nm—150nm \~xI#S@  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 8Ml&lfn_8  
 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% y e!Bfz>  
<4jQbY;  
 优化结果： kTQ:k }%B  
 光栅高度：101.8nm b ABx'E  
 占空比：20.9% H"(:6 `  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） &SS"A*xg  
 偏振对比度：50.0 Du3OmXMk  
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。 zM6yUEg  
eydVWVN  
12. 结论 Z&8 7Aj  
H
3{x;{.b  
 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) }_XW?^/8  
 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 A2
'   
(如Downhill-Simplex-algorithm) \C.%S +u  
 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。 tb,.f
3;