[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1）  qn .  
mCo5Gdt  
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。 P#C`/%$S  
b~p <  
1. 线栅偏振片的原理 >=
(e}~5y  
{u5@Yp  
2. 建模任务 8~bPoWP  

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f$/D?q3N  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 okW3V}/x/z  
 偏振元件的重要特性： -MZ Eli g  
 偏振对比度 bP[/  
 透射率 ! ^W|;bq  
 效率一致性 f{J7a1 `_  
 线格结构的应用(金属) !}%giF$-  
,DjZDw  
3. 建模任务： 0WFZx Ad"  
UkC\[$-"\  
4. 建模任务：仿真参数 hH\(>4l  
A,osrv  
偏振片#1: =[$*PTe  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 BBDOjhik  
 高透过率(最大化) 5D#*lMSP"'  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) >3JOQ;:d8  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) ifkA3]  
偏振片#2: Mm5l>D'c  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 T"z!S0I  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 $T6<9cB@  
 光栅周期：100nm ?'%&2M zM  
 光栅材料：钨 Kfi A 7W  
W^x[maz  
5. 偏振片特性 sTb/l!=o  
{"<Q?yA2y  
 偏振对比度：(要求至少50:1) ^a]:G
Pc  
r&qD!l5y  
$KiA~l  
biJU r^n  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) o8" [6Ys  
HTC7fS  
|(/"IS]  
uGv+c.~[j  
6. 二维光栅结构的建模 a'|0e]  

w-KtxG(  
6l=n&YO  
 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。 R'{V&H^Z  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 pD]Ry" ZG  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 T]:5y_4?[  
?vhW`LXNB  
qAU]}Et/  
0-5:"SN'  
7. 偏振敏感光栅的分析 H;^6%HV1  

N\p3*#M  
 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。 O&)Y3O1  
 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)  "?(N  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 .wJv_  
8. 利用参数优化器进行优化 VtzX I2.2  

:8jaW?~  

E'wJ+X9 +  
 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。 e{fm7Cc)D  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 QX>Pni  
 在该案例种，提出两个不同的目标： w//L2.  
 #1:最佳的优化函数@193nm /G& %T  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 ^Uq"hT(41  
.7v .DR>  
9. 优化@193nm UCL aCt -  
oY8S-N;(t  
 初始参数： gy6Pf4Yo  
 光栅高度：80nm w;4FN'  
 占空比：40% J-)9>~[E<  
 参数范围： X0e#w?  
 光栅高度：50nm—150nm 5V"g,]'Nd  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 0OAHD'  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 K3On8  
rA6lyzJ  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 p`}'-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。 v\3}5v%YI  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 L-QzC<[F/  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 XLxr@1   
W&Pp5KR  
10. 优化@193nm结果 j& ~`wGM  
eh5j  
 优化结果： LH]<+Zren  
 光栅高度：124.2nm WZ]f \S  
 占空比：31.6% B`i5lD  
 Ex透过率：43.1% csNB \  
 偏振度：50.0 s
fwlv^  
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。 (M,IgSn9  
~L7@,d:  
 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。 mf\eg`'4?  
 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。 =%+O.  
 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。 PGaYYc3X  
klwNeGF]N  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 kvo V?<!  
V.U9Q{y
"  
l=.h]]`;  
 初始参数： d?Y|w
3lB  
 光栅高度：80nm nnol)|C{5Y  
 占空比：40% J jp)%c#_  
 参数范围： !CO1I-yL  
 光栅高度：50nm—150nm b!J%s   
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) IVblSiFF  
 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% CW)JS3}W"  
q*E<~!jL  
 优化结果： N(W;\>P  
 光栅高度：101.8nm HZDeQx`*s  
 占空比：20.9% ]dj W^C]94  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） jFr[T  
 偏振对比度：50.0 ~aZy52H_#.  
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。 >ukn
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VsJ4sb7  
12. 结论 ;p_@%*JAx  
b2<((H  
 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) yur5"$n  
 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 ]QbT%0  
(如Downhill-Simplex-algorithm) Q2(K+!Oe  
 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。 'Jl |-RUd