[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。 0eA5zFU7  
u5E/m  
1. 线栅偏振片的原理 M.k|bh8  
T +\B'"  
2. 建模任务 ;eR{tH /4  

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PO&-?r  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 qBiyGlu4  
 偏振元件的重要特性： D=9}|b/  
 偏振对比度 `E;)`J8b  
 透射率 4<yK7x  
 效率一致性 44Qk;8*  
 线格结构的应用(金属) ~^7  
*R!]47Y d  
3. 建模任务： 9Z9l:}bO  
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4. 建模任务：仿真参数
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偏振片#1: |UZOAGiBg  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 Xoi9d1fO  
 高透过率(最大化) y*|L:!   
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) {c?ymkK  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) )8]3kQffJ=  
偏振片#2: UC#"=Xd4  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 #XL`S  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 8q*";>*  
 光栅周期：100nm (olLB  
 光栅材料：钨 o_3*;}k8  
.' IeHh  
5. 偏振片特性 w[{*9  
uf?b%:A  
 偏振对比度：(要求至少50:1) NCxn^$/+>9  
S]b xQa+  
%OFj  
$$~a=q,P[  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%)  I9Om#m  
um{e&5jk  
.SBc5KX  
*sAOpf@M  
6. 二维光栅结构的建模 }_vM&.GFlL  

6.UKB<sV  
8iOO1I?+  
 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。 (6o:4|xl0  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 }2mI*"%)\u  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 [^Q&suy  
$&Ac5Zo%}  
^Bn1
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u<C$'V  
7. 偏振敏感光栅的分析 T#Fn:6_=  

"bi !=  
 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。 [Q=4P*G}X  
 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) `L;OY 4  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 M(NH9EE  
8. 利用参数优化器进行优化 e-jw^   

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<r~Lw  

c0SX]4} G  
 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。 tz3]le|ml  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 ;i}i5yv2  
 在该案例种，提出两个不同的目标： )L|C'dJ<k`  
 #1:最佳的优化函数@193nm G6<HO7\  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 Qz# 3p3N?  
8Y7 @D$=w  
9. 优化@193nm >Rr!rtc'x  
l-Fmn/V  
 初始参数： i5Eeg`NMl  
 光栅高度：80nm i{P%{hVb  
 占空比：40% VmMh+)UZ  
 参数范围： SC]6F
*  
 光栅高度：50nm—150nm ?${V{=)*X'  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) @{'o#EJY  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 ZHb7+  
'}@e5^oL  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 f<^ScFVR  
 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。 OX`?<@6  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 Z0{f  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 2NyUmJ42  
%;'~%\|dZM  
10. 优化@193nm结果 Zb}`sk#  
k:`a+LiZ  
 优化结果： F{kG  
 光栅高度：124.2nm m\l51}xz  
 占空比：31.6% f(^33k  
 Ex透过率：43.1% *h>OW  
 偏振度：50.0 bJANZn|H  
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。 zI1(F67d`  
l.sm~/  
 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。 s z;=mMr/Z  
 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。 m=#aHF  
 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。 RA!x  
t>XZ3  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 SnH:(tO[X  
FpwlV}:  
o-L|"3P  
 初始参数： lkI8{  
 光栅高度：80nm '\Qf,%%.  
 占空比：40% M0Lon/%  
 参数范围： ?SHc}iaU#  
 光栅高度：50nm—150nm GH[ U!J  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) `MN&(!&C*  
 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% 5hlJbWJa  
<{3q{VW*  
 优化结果： HJnv'^yn  
 光栅高度：101.8nm 'SsPx&)l  
 占空比：20.9% Ej-=y2j{g  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） &z7N\n  
 偏振对比度：50.0 C~3@M<X  
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。 U/}AiCdj@  
r0rJ.}!  
12. 结论 I|Vk.,  
qpluk!  
 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) [GcA.ABz  
 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 XHU<4l:kl  
(如Downhill-Simplex-algorithm) t't^E,E .@  
 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。 -U/I'RDLEz