[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） U  R@BSK'  
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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。 R1.sq(z`  
7I(t,AK
J  
1. 线栅偏振片的原理 %<?ciU  

j/9
QV  
2. 建模任务 TJXraQK-=  

, Ln   
@LKG\zYBu  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 <} yp  
 偏振元件的重要特性： rh`.$/^  
 偏振对比度 d=Do@) m|  
 透射率 Zva  
 效率一致性 HJ qQlEq  
 线格结构的应用(金属) 4$aO;Z_  
bw<w u}ED  
3. 建模任务： ^v!im\ r  
A$~x
G(  
4. 建模任务：仿真参数 s$Zq/l$1x  
.NkAD-k`  
偏振片#1: T@|l@xm~L  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 z8[H:W#G  
 高透过率(最大化) (
kC} ,}  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) g6g$nY@Jm  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) {KDgK  
偏振片#2: A*;?U2  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 irsfJUr[V  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 Hl3
)R*&'J  
 光栅周期：100nm sc8DY!|OYN  
 光栅材料：钨 ~pevU`}Uqc  
g(<T u^F  
5. 偏振片特性 zq;DIWPIoJ  
XY{:tR_al  
 偏振对比度：(要求至少50:1) 5!AV!A_Jp  
NLQE"\#a  
vWl[l -E  
-+}5ma  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) \CK
(;J  
l>~`;W  
h}|6VJ@.  
|rFR8srPG  
6. 二维光栅结构的建模 %l}Q?Z  

6<Z*Tvk{C  
i_u {5 U;  
 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。 vJRnBq+y  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 2vc\=  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 &Vt2be*  
H#L#2M%  
O4EIE)c  
/2e%s:")h  
7. 偏振敏感光栅的分析
yW\XNX  

%X4-a%512  
 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。 / Mod=/e  
 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) \Mb(6~nC  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 [q-;/ed  
8. 利用参数优化器进行优化 94|yvh.B  

]U,CKJF%/  

gg-};0P-  
 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?;@*x  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 AJyq>0p  
 在该案例种，提出两个不同的目标： Zx+cvQ
  
 #1:最佳的优化函数@193nm s=d+GMa  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 `c"4PU^  
f=ac I|w  
9. 优化@193nm AkrTfi4hC  
(*,8KLV_i  
 初始参数： M8';%=@  
 光栅高度：80nm u7;`4P:o@  
 占空比：40% u#`+[AC`  
 参数范围： X JY5@I.  
 光栅高度：50nm—150nm r6`\d
k  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) x;]x_fz  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 AnNPTi  
z
%V*K  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 ?6i;)eIOI  
 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。 +YTx  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 2;G98H  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 <cYp~e%xIw  
Wo{K}  
10. 优化@193nm结果 ,"Tjpdf  
kMy<G8 s  
 优化结果： Z>F@nTzb>  
 光栅高度：124.2nm IX9K.f  
 占空比：31.6% 4O!E|/`wO  
 Ex透过率：43.1% 9e~WK720=  
 偏振度：50.0 3gpo %  
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。 .Gh%p`<  
BCx!0v?9  
 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。 *>k!hq;
j  
 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。 ~%s}S  
 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。 iJ)0Y~  
o(qEkR:4kd  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 I"1CgKYK^+  
"tL2F*F"6X  

KAed!z9  
 初始参数： FI{AZb_'  
 光栅高度：80nm :u
o[&&c  
 占空比：40% ,/&Z3e  
 参数范围： ?; [ T  
 光栅高度：50nm—150nm ]>D)#  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) gg[9u-  
 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%
.+yW%~0  
uEx9-,!  
 优化结果： d+6]u_J  
 光栅高度：101.8nm mV?&%>*(f  
 占空比：20.9% |SQ|qbe=  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） j
Wvtv ng  
 偏振对比度：50.0 o.Oq__>$H  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求，尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 _ h9o@  
~*}$>@f{[X  
12. 结论 ~c* UAowS  
oG_C?(7>  
 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) Q[PK`*2)  
 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 vXdZmYrC  
(如Downhill-Simplex-algorithm) 
Hx %$X  
 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。 9#k0_vDoW