[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） Z -%(~  
J==SZ v  
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。 c62=*] ,  
4E44Hzs  
1. 线栅偏振片的原理 !h&g7do]Z  
s=?aox7  
2. 建模任务 {;2i.m1  

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3,~o5  
93[DAs  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 #6Xs.*b5C  
 偏振元件的重要特性： P
LM_#+R>  
 偏振对比度 HxK$4I`  
 透射率 R`F,aIJ]  
 效率一致性 ]E3U J!
!  
 线格结构的应用(金属) TEUY3z[g  
1Xy]D  
3. 建模任务： sqx`">R  
2?Ye*-  
4. 建模任务：仿真参数 '2hbJk  
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偏振片#1: !gwjN_ZJ^  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 ;0ME+]`"3  
 高透过率(最大化) SFH-^ly&D  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) 57F%j3.|/  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) 7iuQ9q^&  
偏振片#2: T~sTBGcv  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 P`U<7xF~  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 4t4olkK3Oa  
 光栅周期：100nm o/[  
 光栅材料：钨 a)*6gf<5  
l2b{u GE  
5. 偏振片特性 ')+0nPV  
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 偏振对比度：(要求至少50:1) SEKN|YQV/t  
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_i}wK?n  
,xJrXPW  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) D-9\~gvh  
>=ot8%.!,B  
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6. 二维光栅结构的建模 (.K\Jg'Y6j  

_17|U K|N  
"oJ(J{Jat  
 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。 xu%'GZ,o9  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 QhGXBM  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 jyW[m,#(go  
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f<[jwhCWV  
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7. 偏振敏感光栅的分析  ~QG?k  

!J>A,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。 Ru%|}sfd  
 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) 1`r| op},  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 L3y5a?G  
8. 利用参数优化器进行优化 $]d*0^J 6  

8?TKN~ja  

~HLRfL?  
 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。 <2Y0{ 8)  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 XL< )v_  
 在该案例种，提出两个不同的目标： ^kj=<+ v#  
 #1:最佳的优化函数@193nm v<rF'D2  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 +
KK
$0pL  
C77D{@SM  
9. 优化@193nm vM0_>1nN  
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 初始参数： f|0lj   
 光栅高度：80nm !oSLl.fQd  
 占空比：40% -R+zeu(e'  
 参数范围： ,j;PRJ  
 光栅高度：50nm—150nm Rm
h*TQu  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) a4GWuozl  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 ]Bu DaxWN  
tFU;SBt8Ki  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 :uCdq`SaQl  
 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。 p,#6 @*  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 i&tsYnP2  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 i*tv,f.(  
6OUvrfC(H  
10. 优化@193nm结果 ySX/=T:<;  
hYt7kq!"  
 优化结果： n E:'Zxj  
 光栅高度：124.2nm R8sck)k'}  
 占空比：31.6% @@pq'iRn  
 Ex透过率：43.1% xEoip?O?7F  
 偏振度：50.0 04-Zvp2  
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。 ;w6s<a@Zh  
8=H\?4)()Y  
 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。 OXtBJYe  
 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。 `ut)+T V  
 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。 ?MZ:_'2p  
<c%n?QK{  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 z-Hkz  
$[e%&h@JR  
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 初始参数： JLW$+62  
 光栅高度：80nm QWhp:]}  
 占空比：40% A~y VYC6l  
 参数范围： BR3mAF  
 光栅高度：50nm—150nm 0VG=?dq  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 75Fp[Q-  
 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% YRa4W.&Yn  
Sr7@buF  
 优化结果： hmzair3X  
 光栅高度：101.8nm gHH&IzHF  
 占空比：20.9% 4!'1/3cY  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） kgc.8  
 偏振对比度：50.0 jeFN*r_  
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。 # ITLz!gE  
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12. 结论 [f(uqLdeM  
S~&\o\"5  
 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) Lw*1 .~  
 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 G-8n  
(如Downhill-Simplex-algorithm) p2a?9R  
 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。 >Jiij