[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

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。 !TA

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#*QO3y~ZM  
1. 线栅偏振片的原理 gRCdY8GH  
)Q1"\\2j0  
2. 建模任务 ?{/4b:ua  

YM1'L\^  
G0/4JSH  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 s%qF/70'  
 偏振元件的重要特性： LgKaPg$  
 偏振对比度 FKIw!m ~  
 透射率 D ~st
M  
 效率一致性 ,=UK}*e"  
 线格结构的应用(金属) XlV0*}S  
GC?ON0g5s  
3. 建模任务： fa++MNf}3  
Xnz3p"  
4. 建模任务：仿真参数 ey2S#%DF]  
>OL3H$F  
偏振片#1: eFaO7mz5V%  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 :e_V7t)o  
 高透过率(最大化) ur3(HL  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) ! ='rc-E  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) '_GrD>P)-  
偏振片#2: @CTgT-0!  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 n2]/v{E;/  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 7uKNd *%  
 光栅周期：100nm ]!I7Y.w6  
 光栅材料：钨 =-8bsV/l  
%K>,xiD)  
5. 偏振片特性 XiL~TCkx4  
1`(tf6op  
 偏振对比度：(要求至少50:1) ,u+PyG7 cb  
UmKI1l  
jzDuE{  
}q $5ig  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) x c/}#>ED  
7s/u(~d)  
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8zRP(+&W  
6. 二维光栅结构的建模 ;\]b T;#  

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.!f$ \1l  
 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。 .#rJ+.2  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 I1pWaQ0  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 n/SwP  
r[4tPk  
w8MG(Lq1"  
LIcM3_.  
7. 偏振敏感光栅的分析 {so`/EWa  

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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。 /J=v]<87a  
 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) CIb2J)qev  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 !HnXXVW  
8. 利用参数优化器进行优化 a-=8xs'
 

f33l$pOp  

L&u$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。 cc~O&?)i  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 [_1G@S6Ex  
 在该案例种，提出两个不同的目标： u*Pibgd<  
 #1:最佳的优化函数@193nm j2QmxTa!  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 C~o7X^[R\  
;<j0f~G`  
9. 优化@193nm
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nV-mPyfL8  
 初始参数： tjdaaN#,V  
 光栅高度：80nm 19E8'@
  
 占空比：40% j g8fU  
 参数范围： }bdmomV  
 光栅高度：50nm—150nm i36eBjT  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) &#!4XOyB  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 eU".3`CtY  
s$Z _48  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 =g9*UzA"O  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 8FKXSqhVM  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 nD`w/0hT<  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 lij.N)E  
x:),P-~w  
10. 优化@193nm结果 d1AioQ9  
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 优化结果： *>|gxM8  
 光栅高度：124.2nm Fl kcU `j  
 占空比：31.6% &O9 |#YUq  
 Ex透过率：43.1% V@zg}C|e  
 偏振度：50.0 uE%r/:!k4$  
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`hh{ -  
X-6de>=  
 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。 l_o
@miG/  
 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。 `|{-+m  
 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。 dIN$)?aB0  
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11. 300nm到400nm波长范围的优化 }
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(s.0PO`  
|bTPtrT8  
 初始参数： |TS>hwkI  
 光栅高度：80nm "iy  
 占空比：40% hs^zTZ_  
 参数范围： t;W0"ci9  
 光栅高度：50nm—150nm 0?s|i :  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) -ws? "_w  
 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%

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_K]_ @Ivh  
 优化结果： fObg3S92  
 光栅高度：101.8nm J1( 9QN[w  
 占空比：20.9% u(@$a4z  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） Q_"]+i]s@  
 偏振对比度：50.0 6n,i0W  
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。 {m4b(t`xw  
$Q&lSVQ  
12. 结论 mk;&yh  
-.1y(k^4E  
 应用的偏振分析器可以评价偏振光栅与波长和角度的关系。(同样适用于极紫外光谱范围) CyJEY-  
 VirtualLab参数优化工具箱提供了不同的优化方式，用以改善提高光学元件的性能 ^yWL,$  
(如Downhill-Simplex-algorithm) 3 }duG/  
 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。 {j9{n