[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） *NKC\aV`0  
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^(E:6T  
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。 Bx_8@+  
j>0SE  
1. 线栅偏振片的原理 gqKC4'G0  
Z.Lx^h+U  
2. 建模任务 .T[!!z#^  

M}{n6T6B  
u^;sx/  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 C]{V%jU  
 偏振元件的重要特性： u:p:*u_^I  
 偏振对比度 kY0g}o'<  
 透射率 as\)S?0`.  
 效率一致性 C[HE4xF6  
 线格结构的应用(金属) ~%::r_hQ  
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r^G%Mvy|  
3. 建模任务： u/K)y:ZZ  
UwzE'#Q-  
4. 建模任务：仿真参数 1L(Nfkh  
;FIMCJS  
偏振片#1: 1yY'hb,0  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 Ynt&cdK9
  
 高透过率(最大化) *+zy\AhkP  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) bE%mgaOh  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) }*{\)7g  
偏振片#2: U(=f5|-  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 WL*W=(  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 s}pGJ&C  
 光栅周期：100nm *
]DJAF]  
 光栅材料：钨 ) J:'5hz  
(D+{0 /  
5. 偏振片特性 rVIb'sa  
@O*ev|o@x  
 偏振对比度：(要求至少50:1) EIVQu~,H  
-;DE&~p  
Xk7$?8r4&  
UO7a}Tz<  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) E|6Z]6[  
jwtXI\@MS  
9-e[S3ziM  
\?Oly171  
6. 二维光栅结构的建模 U+3PqWB  

PK|`}z9  
PxCl]~v  
 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。 3:CQMZ|;@  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 {/[?YTDU  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 j#.-MfB  
6DiA2'{f  
8-
l)TTP&.  
yvH#1F`{q  
7. 偏振敏感光栅的分析 bQnwi?2  

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 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。 N_WA4?rB  
 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) Ar{=gENn  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 lCs8`bYU  
8. 利用参数优化器进行优化 "Jv,QTIcS  

\gk3w,B?E  

IUBps0.T\  
 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。 9@&Z`b_  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 >+c`GpZH  
 在该案例种，提出两个不同的目标： @_weMz8}  
 #1:最佳的优化函数@193nm ,LW%'tQ~"  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 K
Lv  
3YNkT"~T  
9. 优化@193nm *fy`
JC
 
T`2fPxM:cZ  
 初始参数： e
z<wEtS  
 光栅高度：80nm RU ,N_GV
 
 占空比：40% ~uD;_Y=u)r  
 参数范围： Q)|LiCR,  
 光栅高度：50nm—150nm g>oYEFFJ  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 5Vm}<8{  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 e
hB1`%@  
:DF4g=  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 }4ghT(C}$  
 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。 d/99!+r  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 p<nBS"/  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 m$UT4,Ol  
v'~nABYH  
10. 优化@193nm结果 8`*9jr  
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r;N  
 优化结果： =$z$VbBv  
 光栅高度：124.2nm zinl.8Uk  
 占空比：31.6% <rI$"=7  
 Ex透过率：43.1% >w
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$,%zk  
 偏振度：50.0 bb_jD^  
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。 PY:#F|uHS`  
Fea\ eB  
 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。 ImY*cW=M  
 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。 )BTs *7 j  
 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。 <T% hfW
 
h swMy  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 >-o:> 5  
9: |K]y  
^
znv[  
 初始参数： d/zX
%  
 光栅高度：80nm Fmle|  
 占空比：40% 64j 4P 7  
 参数范围： v})
Ti190  
 光栅高度：50nm—150nm iiDkk  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) PC7.+;1  
 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% B148wh#r  
q9(}wvtr  
 优化结果： 5BO!K$6  
 光栅高度：101.8nm F"TI9ib  
 占空比：20.9% ~u&O  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） CN>};>WlG  
 偏振对比度：50.0 ")gCA:1-  
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。 q5?mP6
 
)Nd:PnA  
12. 结论 EUS]Se2  
RSeezP6#  
 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) ojqX#>0K  
 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 E1v<-UPbA  
(如Downhill-Simplex-algorithm) DL!s)5!M  
 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。 0x/V1?gm