[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。 a|32Pn  
zrE ~%YR  
1. 线栅偏振片的原理 18Vtk"j  
Q0!gTV  
2. 建模任务 BkJV{>?_
+  

u=jF\W9  
7<AHQ<#@  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 J+[&:]=P  
 偏振元件的重要特性： 1a| q&L`o  
 偏振对比度 @W=#gRqQPy  
 透射率 P 5m{}@g  
 效率一致性 S,lJ&Rsu  
 线格结构的应用(金属) Jj|HeZ1C f  
LSNa  
3. 建模任务：
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c(H  
,!|/|4vh  
4. 建模任务：仿真参数 2K!3+D"  
II)\rVP5  
偏振片#1: -$?xR](f  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 z6B/H2  
 高透过率(最大化) s,"<+80%  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) 6/wAvPB$  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) *pk*ijdB  
偏振片#2: ['sj'3cW-  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 26yv w  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 #c'yAa  
 光栅周期：100nm n(/(
F`  
 光栅材料：钨 ?zQ\u{]=  
:f ybH)*  
5. 偏振片特性 92WvD  
3)T'&HKQ  
 偏振对比度：(要求至少50:1)  3p"VmO  
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E08FUAth]#  
[95(%&k.Q  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) tjBs>w  
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pB&3JmgR$)  
yN5g]U.Q  
6. 二维光栅结构的建模 UQaLhKv:  

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wXMKQ)$(  
 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。 93XTumpV  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 1LZ?!Lw  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 !Sy._NE`z  
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xM8}Xo  
';hU&D;s  
7. 偏振敏感光栅的分析 $]%;u: Sa  

HlqCL1\<  
 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。 #25Z,UU  
 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) Al0
9R,I;  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 ;3U-ghj  
8. 利用参数优化器进行优化 Jor>YB`X  

C~ t?<  

L)a8W   
 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。 bTHKMaGWC  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 h8Q+fHDYv  
 在该案例种，提出两个不同的目标： yMq&9R9F  
 #1:最佳的优化函数@193nm gD3s,<>o  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 01g=Cg  
AV Gu*  
9. 优化@193nm \{t#V ~  
-$f~V\M  
 初始参数： Y;8Ys&/t  
 光栅高度：80nm QM2Y?."#  
 占空比：40% PEac0rSW  
 参数范围： 0;2i"mzS\  
 光栅高度：50nm—150nm "^F#oo%L  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) SUINV_>7  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 L3JFQc/oh~  
OXe+=Lp<  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 vH%AXzIA  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 CnSfGsE>  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 ns[v.YDL  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 eqU2>bIf  
k__iJsk  
10. 优化@193nm结果 (9% ki$=}+  
ye:pGa w  
 优化结果： ^q5~;_z|  
 光栅高度：124.2nm Ef{rY|E  
 占空比：31.6% 6!dbJ5x1  
 Ex透过率：43.1% ^E\{&kaUp  
 偏振度：50.0 G3'>KMa.  
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。 .<
`i!Ls  
^u&oS1U  
 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。 8^\}\@  
 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-}MS"  
 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。 Z"#eN(v.N  
R*a5bKr  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 %KHO}gad1  
jWJq[l  
$R(?@B(  
 初始参数： Z>gxECi  
 光栅高度：80nm w`=_|4wFw  
 占空比：40% SF$7WG3Q  
 参数范围：  UhN16|x  
 光栅高度：50nm—150nm L9Sd4L_e  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) [ -
"o5!0<  
 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% d0Xb?- }3M  
=F'p#N0_2  
 优化结果： $&~/`MxE  
 光栅高度：101.8nm A]ZCQ49  
 占空比：20.9% oNQ;9&Z,^2  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） kP~'C'5Ys  
 偏振对比度：50.0 59mNb:<  
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。 ~,+n_KST;  
E .^5N~.  
12. 结论 nfpkWyIu{  
_J(n~"eR  
 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) ?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 D,q=?~  
(如Downhill-Simplex-algorithm) jXA!9_L7  
 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。 nX4R