[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） N5!&~~  
8&."uEOOU  
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。 L {qJ-ln:  
o%qkqK1  
1. 线栅偏振片的原理 v ):V  

4|f}F
 
2. 建模任务 _Ex|f5+  

uLK(F B  
l"5y?jT  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 a:}E& ,&M  
 偏振元件的重要特性： j3P$@<  
 偏振对比度 9^\hmpP@D  
 透射率 ,C:o`fQ\  
 效率一致性 ]EN&S
Wh  
 线格结构的应用(金属) O]ZC+]}/  
Ue!Q."  
3. 建模任务： SH=:p^J  
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iFAb  
4. 建模任务：仿真参数 d.cCbr:  
RUX8qT(Z  
偏振片#1: }"4roJ  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 P^zy;Qs7  
 高透过率(最大化) 7P*Z0%
Q  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) WK4@:k m6)  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) ls @5^g  
偏振片#2: fnOIv#  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 xiCN qk3  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 *8UYSA~v  
 光栅周期：100nm M2p<u-6 "  
 光栅材料：钨 Pb4q`
!  
t:T?7-XIE  
5. 偏振片特性 4m /TW)  
<4f,G]UH_  
 偏振对比度：(要求至少50:1) @woC8X  
OL9]*G?F  
T V;BNCg  
GoD ?KC  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) 9U'[88  
85hQk+Bu4  
&k+*3.X  
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4  
6. 二维光栅结构的建模 t'aSF{%  

Tq#<Po $  
.YC;zn^  
 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。 )!a$#"'  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 @h(!<Ux_  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 r--;yEjWE  
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}%1  
4>_d3_1sn  
/RqhykgZ  
7. 偏振敏感光栅的分析 =GTD"*vwr  

u-39r^`5  
 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。 LzE/g)>  
 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) :'Xr/| s  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 {82rne`[  
8. 利用参数优化器进行优化 MWhwMj!:m  

n;qz^HXEJ  

x~Agm_Tu+'  
 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。 o&,Y<$!:VH  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 b^Z$hnh]S  
 在该案例种，提出两个不同的目标： LU(%K{9  
 #1:最佳的优化函数@193nm ~d>uXrb  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 ;dOs0/UM&  
>2Ca5C  
9. 优化@193nm 1LyT7h  
:d({dF_k;p  
 初始参数： N5KEa]k1nw  
 光栅高度：80nm eJ:Yj ~X`<  
 占空比：40% n.Vtc-yZU  
 参数范围： a[i>;0  
 光栅高度：50nm—150nm !;+U_j'Pg  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) y1u9B;Fd  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 B52H(sm  
DM'qNgB7  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 L;Vq j]_  
 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。 H+R7X71{  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 pg!`SxFD  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 w%rg\E  
t9Vb~ Ubdb  
10. 优化@193nm结果 ALAL( f`  
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RPg
)
 
 优化结果： /Zx8nx'{V  
 光栅高度：124.2nm |lE-&a$xd  
 占空比：31.6% &SrGh$:X  
 Ex透过率：43.1% CrO`=\  
 偏振度：50.0 :])Ja
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。 x5PP
u/  
%wtXo BJ  
 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。 *;P2+cE>H3  
 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。 QXB|!'  
 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。 Q)T+r~#2B  
>|(%2Zl  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 v~a
LTI  

&M=3{[  
p;e$kg1  
 初始参数： (JU_8j!  
 光栅高度：80nm SXh?U,5u  
 占空比：40% {=6)SBjf  
 参数范围： jiq2x\\!  
 光栅高度：50nm—150nm NhCAv+  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) "8?TSm8  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% h(|;\~  
yYk|YX(7U  
 优化结果： "4RQ`.SR  
 光栅高度：101.8nm tJz^DXqAc  
 占空比：20.9% [n!x&f8Xh  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） LGfmUb-{]  
 偏振对比度：50.0 MISE C[/  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求，尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 'QnW9EHLF  
8(^ ,r#Gy  
12. 结论 V pH|R  
+nzTxpcP@K  
 应用的偏振分析器可以评价偏振光栅与波长和角度的关系。(同样适用于极紫外光谱范围) ZBC@xM&-  
 VirtualLab参数优化工具箱提供了不同的优化方式，用以改善提高光学元件的性能 ([tG y  
(如Downhill-Simplex-algorithm) E$R_rX4x  
 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。 vU{jda$$#