[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。 !@x'?+
  
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1. 线栅偏振片的原理 }.UE<>OX  
'h&"xXv4|  
2. 建模任务 +EWfsKz  

pU|SUM  
62X;gb  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 FM3DJ?\L-  
 偏振元件的重要特性： `E),G;I  
 偏振对比度 }I\hOL
 
 透射率 5`B!1  
 效率一致性 C?3?<FDL  
 线格结构的应用(金属) T*%Q s&x;  
?4U|6|1  
3. 建模任务： /k(KA [bS  
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4. 建模任务：仿真参数 kR0d]"dr  
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偏振片#1: ;@$B{/Q  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 + W ? /A]  
 高透过率(最大化) $Y!$I.+  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) |X6]#&g7  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) hYS*J908  
偏振片#2: I3A@0'Vm;L  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 ^uu)
|  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 Z[DiLXHL  
 光栅周期：100nm Ed%8| M3  
 光栅材料：钨 g$\Z-!(  
75t\= 6#  
5. 偏振片特性 YJlpP0;++  
/\S1p3EW*  
 偏振对比度：(要求至少50:1) '=_}&  
+@Oo)#V|.  
L+}q !'8S  
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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%) )|88wa(M  
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(Z YGfX  
6. 二维光栅结构的建模 L,&R0gxi  

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QPf#y7_@u  
 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。 ^ $M@yWX6  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 y;+5cn C  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 w !N;Y0  
L--  
o5(p&:1M  
w7H.&7rF  
7. 偏振敏感光栅的分析 *[Ld\lRj  

NzmVQ-4  
 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。 nwk66o:|  
 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) AHq;6cG  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 Hnv{sND[  
8. 利用参数优化器进行优化 18|i{fE;  

YlW~  

c$)Y$@D  
 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。 L~yu  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 !$"DD[~\  
 在该案例种，提出两个不同的目标： SCClD6k=V  
 #1:最佳的优化函数@193nm gW
o`i  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 W|K"0ab  
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feZ_  
9. 优化@193nm V0Cz!YM_3  
=qY!<DB[L  
 初始参数： x&6SjlDb$K  
 光栅高度：80nm lMu}|d  
 占空比：40% gO*:<B g  
 参数范围： r7z8ICX'q  
 光栅高度：50nm—150nm |sN>/89=/  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) (nk)'ur.  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 |kwBb>V  
(3YI>/#  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 m_Owe/BC#m  
 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。 =9UR~-`d\  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 J`U\3:b`SP  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 D];%Ey  
(U"Ub;[7  
10. 优化@193nm结果 -c-#1_X5  
EG<YxNX,  
 优化结果： Vy;f4;I{  
 光栅高度：124.2nm &uwj&-u?  
 占空比：31.6% Ys@M1o  
 Ex透过率：43.1% bi:m;R  
 偏振度：50.0
_jV(Gv'  
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。 jtdhdA  
'j84-U{&)  
 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。 1Ih.?7}
 
 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。 74VN3m  
 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。 q2* G86  
jd9GueV*(  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 l0Myem v?z  
 y{hy  
D8a[zXWnc  
 初始参数： =%,;=4w  
 光栅高度：80nm Mg H,"G  
 占空比：40% hLyD#XCFA  
 参数范围： +8e~jf3E1  
 光栅高度：50nm—150nm o9)pOwk7;  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 8*rd`k1|g  
 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% 3,~M`~B  
P+iZ5S\kL=  
 优化结果： &61;v@  
 光栅高度：101.8nm VUXG%511T  
 占空比：20.9% "mbcZ5_  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） TrxZS_  
 偏振对比度：50.0 n:zoN2lC  
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。 sY4sq5'!  
Ha l,%W~e  
12. 结论 Ekx3GM_]  
]3@6o*R;  
 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) H"|xG;cf  
 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 K31G>k@  
(如Downhill-Simplex-algorithm) }mRus<Ax  
 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。 3$Ew55