[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） 0 ]K\G55  
}MU}-6  
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。 Z/ w}so  
f[r?J/;P9  
1. 线栅偏振片的原理 w2 %u;D%  
iB-h3/  
2. 建模任务 B8=r^!jEL  

={'*C7K)oK  
^ &UezDTS  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 8&K1;l }  
 偏振元件的重要特性： VT@,RlB0  
 偏振对比度 8nV#\J9  
 透射率 y&A0}>a:d  
 效率一致性 [v0[,K  
 线格结构的应用(金属) ~%gO+qD  
s}1S6*Cr  
3. 建模任务： J)kH$!csi  
+F>9hA  
4. 建模任务：仿真参数 6I8A[  
X6h@K</c^:  
偏振片#1: Wnf3[fV6P  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 A5
WchS'  
 高透过率(最大化) <t~RGn3  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) uGo tXb  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) PJ$C$G  
偏振片#2: D6Q6yNE
  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 `qXCY^BH2  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 @Yzdq\FI  
 光栅周期：100nm A,H|c="  
 光栅材料：钨 6_rgj{L  
*- S/{ .&  
5. 偏振片特性 Gl!fT1zh0  
,V`zW<8
  
 偏振对比度：(要求至少50:1) QXaE2}}P  
II,snRD  
'!V5 #J  
@gc|Z]CV  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) 2bnF#-(  
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T#yxx  
- WEEnwZ  
#&$a7L}  
6. 二维光栅结构的建模  <u=k X  

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@g)%",  
0`H)c) pP  
 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。 >du _/*8:  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 iHYvH   
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 Id(wY$C&>  
!dcGBj  
4tGP- L  
0b3z(x!O  
7. 偏振敏感光栅的分析 <
jjn'*44f  

R3dt
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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。 I k[{,p  
 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) s/+k[9l2  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 E0lro+'lS  
8. 利用参数优化器进行优化 )@hG#KMK  

QBD\2VR  

f7du1k3  
 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。  MYk%p'  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 r5s$#,O/&Q  
 在该案例种，提出两个不同的目标： Qzh`x-S  
 #1:最佳的优化函数@193nm jmkVolz  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 9)~Ha iVB  
O_~vl m<#  
9. 优化@193nm 3W#f Fy  
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 初始参数： 9$iDK$%  
 光栅高度：80nm FV]
;od&c  
 占空比：40% J;R1OJs S  
 参数范围： Fx]}<IudA^  
 光栅高度：50nm—150nm m|8lj
XX  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) $Y3mO~  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 jn:9Cr,o;g  
;Q{~jT  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 ==^9_a^  
 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。 =)O%5<Lwx  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 ^DaP^<V  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 W&'[Xj  
\|wUxijJ*,  
10. 优化@193nm结果 p2)563#RS
 
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qF:c7  
 优化结果： +m+v1(@  
 光栅高度：124.2nm i^I U)\  
 占空比：31.6% 84|oqwZO  
 Ex透过率：43.1% #y2IHO-  
 偏振度：50.0 W6y-~  
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。 Kc,=J?Ob  
Yg<4}l."  
 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。 '^#=,+ A  
 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。 _ !r]**  
 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。 #|ILeby  
x<lY&KQ0  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 EsK.g/d  
OdWZYWj  
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Pc^  
 初始参数： y<0RgG1qp  
 光栅高度：80nm tUXly|k  
 占空比：40% BK/~2u  
 参数范围： Yfa`}
hQ  
 光栅高度：50nm—150nm 3;t{V$  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) L3s1a -K  
 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% R/BW$4/E  
Q}qw`L1  
 优化结果： >dU.ic?19  
 光栅高度：101.8nm #eZm)KFQg  
 占空比：20.9% 7{f
Oo%(7  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） ]A%S&q  
 偏振对比度：50.0 &'
{?Y;A  
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。 t_\;G~O9-M  
a*GiLq  
12. 结论 ^h^\kW'#  
<GRplkf`  
 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) Lo-\;%y  
 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 \:[J-ySJ  
(如Downhill-Simplex-algorithm) W, YYL(L  
 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。 ^{+,j}V_H