[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。 NW=gi qB  
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e$#<g  
1. 线栅偏振片的原理 Sbzx7 *X  
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2. 建模任务 ?WEKRl  

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SN#Cnu}  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 h^ o@=%b  
 偏振元件的重要特性： J?R\qEq%  
 偏振对比度 rt8"U<~  
 透射率 z^,P2kqK_  
 效率一致性 s~i73Qk/  
 线格结构的应用(金属) >f\$~cp  
/#Fz K  
3. 建模任务： UlNx5l+k  
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4. 建模任务：仿真参数 O3/w@q Q
 
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L*  
偏振片#1: 8T523VI  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 KA/~q"N  
 高透过率(最大化) y8.3tp  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) 9EFQo^ E  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) ]broU%#"  
偏振片#2: ^1w<wB\B  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 MkK6.qV\z  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 Y@l>4q")  
 光栅周期：100nm 8-5g6qAS  
 光栅材料：钨 2Q;g|*]  
wn Q% 'Eo  
5. 偏振片特性 rds4eUxe  
APUpqY  
 偏振对比度：(要求至少50:1) #&sw%CD  
P[K42mm  
$z,rN
\[  
MwE^.6xl{  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) =38
c}(  
q,>-4Cm  
KN<KZM  
VJbn/5+P  
6. 二维光栅结构的建模 f\u5=!kjN  

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c~)H" n  
 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。 .22}=z  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 70F(`;  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。
&BOG&ot  
0f;`Zj0l8  
R<Uu(-O-  
k vF[d{l
 
7. 偏振敏感光栅的分析 vSv:!5*  

1SG^g*mf  
 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。 G\C>fwrP_  
 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) z^Y4:^L~I  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 $h|8z  
8. 利用参数优化器进行优化 fX/k;0l  

S<o\.&J  

HV[*=Qi  
 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。 yP"D~u  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 1Gp|_8  
 在该案例种，提出两个不同的目标： {1}p+dEK  
 #1:最佳的优化函数@193nm UNCI"Mjb  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 ]
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'/GZ/$a_l  
9. 优化@193nm nV_[40KP_  
9RQw6rL  
 初始参数： xG8z4Yu   
 光栅高度：80nm W@WKdaJ  
 占空比：40% >U62vX"  
 参数范围： +"3K)9H  
 光栅高度：50nm—150nm -!-1X7v|Fp  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) v"V?  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 4>Y\Y$3  
x}7`Q:k=  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 s}Q*zy  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 ]-8yZWal  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 r!)jxIL\  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 +<7a$/L?4  
%R-KkK<S  
10. 优化@193nm结果 3.V-r59  
L=)
Arj@q  
 优化结果： b\^9::oY  
 光栅高度：124.2nm (k<__W c_t  
 占空比：31.6% xf4`+[  
 Ex透过率：43.1% o0FVVSl  
 偏振度：50.0
4L/8Hj#g  
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。 0
ChdFf7  
9Fh1rZD<  
 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。 YnwP\Arfq  
 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。 l>?k>NEpP  
 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。 g6(u6%MD  
!~a1xI~s  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 0RkiD8U5  
iNEE2BPp  
8BggK6X  
 初始参数：
[|dQZ  
 光栅高度：80nm Sj9NhtF]f  
 占空比：40% Pskg68W  
 参数范围： ['\u?m  
 光栅高度：50nm—150nm {on+ ;,  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) rEY5,'?YHv  
 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% Q
+=D#x  
lArDOFl]x  
 优化结果： A"no!AN  
 光栅高度：101.8nm Qhsk09K_=4  
 占空比：20.9% BZs?tbf  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） .+2@(r  
 偏振对比度：50.0 sI#r3:?i  
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。 Q??nw^8Hi  
(VH0+  
12. 结论 YMIX|bj6Y  
jjU("b=  
 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) $+Zj)V(  
 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 X8| 0RU@f  
(如Downhill-Simplex-algorithm) '(&,i/O  
 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。 0OPpALl