[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） CljEC1S#  
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`^  
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。 X*e:MRw[  
7e{w,.ny!  
1. 线栅偏振片的原理 8:]5H}Hi  
fLgHQ  
2. 建模任务 o Y<vKs^  

ul"Z% 1]  
'NnmLM(oh  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 @d|]BqQ4jh  
 偏振元件的重要特性： .o
8pC  
 偏振对比度 MF$NcU  
 透射率 z7a@'+'  
 效率一致性 ^!O2Fw  
 线格结构的应用(金属) u;8
bbv4  
^
AO2%09.S  
3. 建模任务： :m("oC@}  
J^Wqa$<;"  
4. 建模任务：仿真参数 w aDJ  
^.Q/iXgh  
偏振片#1: hia
TJE|J?  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 i^/H>E%u  
 高透过率(最大化) 24Htr/lPCT  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) =gSACDTc  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) A^F0}MYT  
偏振片#2: dW#l3_'3T  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 k59.O~0V  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 92*Y( >  
 光栅周期：100nm >JN[5aus  
 光栅材料：钨 oXqx]@7  
L/O:V^1  
5. 偏振片特性 ;fv/s]X86I  
;giT[
KK  
 偏振对比度：(要求至少50:1) dr4m}v.  
Uq2Qh@B  
}5"19 Go?  
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`{JxVg  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) H3S u'3  
_\FA}d@N  
oc&yz>%q  
6r)qM)97  
6. 二维光栅结构的建模 glWa?#1  

.PJ_1  
DFqVZ  
 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。 N_E:?Jo  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 k12mxR/  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 i(<do "Am<  
[kZe6gYP&  
|7G=f9V  
=7U8`]WA  
7. 偏振敏感光栅的分析 7ZgFCK,8m,  

I44bm?[S  
 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。 2lBu"R6}  
 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) #'kVW{  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 [2ZZPY9?Q  
8. 利用参数优化器进行优化 skfFj&_T  

C8 2lT_7"  

wmgKh)`@_{  
 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。 cBnB(t%  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 cX@72  
 在该案例种，提出两个不同的目标： ZD]5"oHY  
 #1:最佳的优化函数@193nm 1)=sbFtS  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 imf_@_  
;+]GyDgVq  
9. 优化@193nm }U7><I  
p\7(IhW@  
 初始参数： oNr~8CA`  
 光栅高度：80nm 1:lhZFZ  
 占空比：40% qnR
{'d  
 参数范围： _&6&sp<n  
 光栅高度：50nm—150nm  fj])  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) rgg3{bU/  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 F>A&L8  
g4*]R>f  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 l]o&D))R  
 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。 {sL(PS.z  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 9l:Bum)9  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 l %{$CmG\  
,~- dZs  
10. 优化@193nm结果 efF>kcIC  
pjX')i<  
 优化结果： fhp][)g;  
 光栅高度：124.2nm (""1[XURQK  
 占空比：31.6% u9"1%  
 Ex透过率：43.1% t,K_!-HX+  
 偏振度：50.0 Ym*Ed[S  
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。 9 &~Rj 9  
Q2[D|{Z  
 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。 ZO $}m?  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 3M{/9rR[  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 YS5Pt)?  
<t0o{}^P*  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 /a$RJ6t&3  
)0JXUC e  
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{_  
 初始参数： :jq   
 光栅高度：80nm 9RoN,e8!  
 占空比：40% 7.PG*q  
 参数范围： =?f\o*J)  
 光栅高度：50nm—150nm .q1OT>  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) "p~1|?T  
 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% *gC6yQ2?  
6 2r%q^r`i  
 优化结果： {uRnZ/m  
 光栅高度：101.8nm AtN=G"c>_  
 占空比：20.9% `}^_>  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） F? kW{,*  
 偏振对比度：50.0 b_]14 v  
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。 X|F([,o  
MhZT<6  
12. 结论 ~',<7eW  
bb6J$NR  
 应用的偏振分析器可以评价偏振光栅与波长和角度的关系。(同样适用于极紫外光谱范围) YoKY&i6r}  
 VirtualLab参数优化工具箱提供了不同的优化方式，用以改善提高光学元件的性能 GyO
o$FW  
(如Downhill-Simplex-algorithm) =M'y& iz-  
 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。 L s=2!