[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。 ZHICpL  
Nb#E+\q  
1. 线栅偏振片的原理 h^~eTi;c]Q  
U-3KuR+0  
2. 建模任务 {+z+6i  

Uv[:Aj  
{.H}+@0  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 OWB^24Z&3  
 偏振元件的重要特性： 0UWLs_k:  
 偏振对比度 W8yr06{]  
 透射率 T {(6*^g<B  
 效率一致性 ')bx1gc(?  
 线格结构的应用(金属) t{!}^{ "5  
27t:-O  
3. 建模任务： ;r- \h1iA'  
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4. 建模任务：仿真参数 '8i np[_  
O<iE,PN)  
偏振片#1: -q(,}/Xf  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 }.o rfW  
 高透过率(最大化) YANg2L>MK  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) `8xe2
=Ub  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) %=S^{
A  
偏振片#2: ^z9ITGB~tV  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 ;'}1  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 4zpprh+`K  
 光栅周期：100nm f Nm Sx  
 光栅材料：钨 /Kw
o^Q{  
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5. 偏振片特性 BA A)IQF  
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 偏振对比度：(要求至少50:1) 7,j}]  
Nypa,_9}  

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a`q">T%q  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) x?va26FV  
["MF-tQ5  
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6. 二维光栅结构的建模 PM7*@~.  

`Kpn@Xg
 
8.{5c6G  
 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。 2[r#y1ro  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 3)atqM)i  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 MHI0>QsI  
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iKLN !QR  
7. 偏振敏感光栅的分析 P3on4c  

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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。 db@i*Bf  
 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) 3"6lPUS  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 u~bk~3.I  
8. 利用参数优化器进行优化 vtCt6M  

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&]ts*qCEL  
 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。 &Jk0SUk MP  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 2?z3s|+[  
 在该案例种，提出两个不同的目标： ucL}fnY1  
 #1:最佳的优化函数@193nm 7xMvf<1P  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 M//q7SHh  
)0j^Fq5[+  
9. 优化@193nm Nm\0>}  
|XtN\9V.  
 初始参数： HIk5Q'ek  
 光栅高度：80nm CDK0 $W n  
 占空比：40% d2Z5HFtY  
 参数范围： -iR}kP|  
 光栅高度：50nm—150nm [v^T]L  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) )%-FnW  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 /[q6"R!uMz  
mHM38T9C%
 
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 lr=? &>MXj  
 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。 D\}^<HW  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 Qo4]_,kR  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 Q]S~H+eRy  
%nSm 32/t3  
10. 优化@193nm结果 FDbb/6ku  
IX$dDwY|O>  
 优化结果： 6y)TXp  
 光栅高度：124.2nm Pv17wUB  
 占空比：31.6% -y5^xR  
 Ex透过率：43.1% +0{m(
%i  
 偏振度：50.0 !TA6-]1  
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。 %YkJA:  
f=+|e"i#p  
 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。 ",!#7h  
 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。 -*~= 4m<  
 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。 I<`K;El'  
)h]~< fU  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 0"
ksNnxK  
{Fs}8\z  
VgD z:j  
 初始参数： )_k"_VVcC  
 光栅高度：80nm [fx1H~T<  
 占空比：40% 8n+&tBq1  
 参数范围：  s6bILz-u  
 光栅高度：50nm—150nm HY0q!.qog  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) K+ZJSfO6  
 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% D99g}  
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3TwrY?-  
 优化结果： xP#vAR  
 光栅高度：101.8nm )9I>y2WU~  
 占空比：20.9% }{T9`^V:h  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） O=~8+sa  
 偏振对比度：50.0 Ir&rTGFN  
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。 W; yNg  
d` %8qLIW  
12. 结论 +Z> Y//  
I,TJV)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) #hG0{_d7  
 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 Uc%n{ a-a  
(如Downhill-Simplex-algorithm)  ?QxI2J  
 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。 YXz*B5R