[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。 Y;"rJxHD  
xH4Qv[k Q7  
1. 线栅偏振片的原理 WNO!6*+  
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2. 建模任务
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mx=2lL`  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 Oe)B.{;Ph  
 偏振元件的重要特性： :406Oa  
 偏振对比度 vrX@T?>  
 透射率 nXJG4$G  
 效率一致性 Bm$(4  
 线格结构的应用(金属) iOrpr,@  
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3. 建模任务： ~cH3RFV  
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4. 建模任务：仿真参数 Vo`,|3^  
2H9;4>ss  
偏振片#1: dxi5p!^^9  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 kNk$[Yfs  
 高透过率(最大化) Ka/*Z4"  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) nvbKW.[<f{  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) |w+N(wcJ  
偏振片#2: m&a 8/5  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 Kd!.sB/%  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 BN%;AQV  
 光栅周期：100nm }8eu 9~  
 光栅材料：钨 EPiZe-  
N9cCfB\`  
5. 偏振片特性 <! Z06  
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 偏振对比度：(要求至少50:1) 73kU\ux  
O48*"Z1  
(~N[j;W,_W  
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 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) O6"S=o&  
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6. 二维光栅结构的建模 `M[o.t  

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 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。 "I,=L;p  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 6olJ7`*  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 D~b_nFD  
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7. 偏振敏感光栅的分析 :r4o:@N'  

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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。 iHKX#*  
 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) 6wq>&P5
 
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 *!^l ZpF  
8. 利用参数优化器进行优化 6~^ M
<E  

ib-H jJ8  

?egZkg=U  
 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。 @p<tJR"M  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 b?K`DUju{0  
 在该案例种，提出两个不同的目标： jSMxba]  
 #1:最佳的优化函数@193nm > JV$EY,  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 A)_HSIVi  
8Z!Mad  
9. 优化@193nm J%FF@.)k  
i:60|ngK  
 初始参数： {I8C&GS  
 光栅高度：80nm Y/ I32@  
 占空比：40% Zo<j"FG  
 参数范围： K05U>151  
 光栅高度：50nm—150nm a4&Aw7"X  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致)  k`w/  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 C`=YGyj=TL  
iAo/Dnp2J  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 2b K1.BD  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 k~*%Z!V}C  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 *WfQi8  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 dh_c`{9  
?$#P =VK  
10. 优化@193nm结果 Y94S!TbB  
GH \ Sy  
 优化结果： Y@Ur}  
 光栅高度：124.2nm .(99f#2M:  
 占空比：31.6%  ]0XlI;ah  
 Ex透过率：43.1% MK(~  
 偏振度：50.0 [\qclW;L  
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。 tb4^+&.GS  
bTt1y
O  
 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。 ;0l
Y_ii  
 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。 20# V?hX3  
 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。 !/e*v>3u&  
;I?x;lH  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 Xe&p.v  
*-*SCA`E^=  
us E%eF]  
 初始参数： (K_{a+$[  
 光栅高度：80nm }T-'""*  
 占空比：40% >a&IFi,j  
 参数范围：  C TKeY  
 光栅高度：50nm—150nm 6Yl+IP];i  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) {isL<  
 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% XZ@|(_Z  
R.cR:fA  
 优化结果： bct8~dY  
 光栅高度：101.8nm JvK]EwR ;  
 占空比：20.9% q~^!Ck+#*  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） F
GzKx9I9  
 偏振对比度：50.0 s(KSN/  
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。 ^HxIy;EQ<z  
^GlzKl   
12. 结论 >g m  
lQd7p+21  
 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) _N=f&~T  
 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  O4Q"2  
(如Downhill-Simplex-algorithm) <PiO %w{  
 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。 "8"aYD_