[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。 ]CF-#q}'  
o[cOL^Xd1  
1. 线栅偏振片的原理 4?1Qe\A^  
Tk?uJIS :  
2. 建模任务 yf9"Rc~+  

}lI
c{R@H  
v']_)  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 .p! DVQ"a  
 偏振元件的重要特性： ekvs3a^  
 偏振对比度 a5pl/d  
 透射率 @w8}]S  
 效率一致性 86OrJdD8  
 线格结构的应用(金属) ?OFa Q  
_K9`o^g%PJ  
3. 建模任务： sN
Do@u7  
n7fhc*}:`  
4. 建模任务：仿真参数 IqYJ  
4W"A*A  
偏振片#1: ).^d3Kp  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 P)`^rJ6
 
 高透过率(最大化) -`I|=lBz{H  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) A,.X  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) D_d>A+  
偏振片#2: K khuPBd2  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 Mwnr4$]  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 OM[MRZEh G  
 光栅周期：100nm `-uE(qp  
 光栅材料：钨 d$3rcH1  
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4LKzt  
5. 偏振片特性 @}Hu)HO  
#gQn3.PX+y  
 偏振对比度：(要求至少50:1) +a!3*G@N+  
Bib<ySCre  
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H7X-\K 1w  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) P`lv_oV  
D`JBK?~  
Y/5M)AyJt  
A0Mjk  
6. 二维光栅结构的建模 @3?>[R  

'Tm1Mh0Fso  
R'v~:wNTNs  
 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。 =sYILe[  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 fs ufYIf  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 zvV&Hks-  
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ELCNf  
.nD#:86M  
7. 偏振敏感光栅的分析 45c?0tj  

7.h{"xOx{  
 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。 G]=z ![
$  
 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) P$obID  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 C#U(POA  
8. 利用参数优化器进行优化 +X/a+y-  

bgorW"'  

m;dwt1'Zw  
 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。 ln82pQD2Y~  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 LU:xmDv  
 在该案例种，提出两个不同的目标： '|IcL1c=I  
 #1:最佳的优化函数@193nm >B{NxL3->  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 pt<zyH3Z  
f)*"X[)o
 
9. 优化@193nm t neTOj  
TwkT|Piw S  
 初始参数： DC8#b`j  
 光栅高度：80nm 0#]fEi  
 占空比：40% cT'Bp)a  
 参数范围： (GmBv  
 光栅高度：50nm—150nm \(Sly&gL  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) Cb;6yE)!Z  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 z)3TB&;  
!2|Lb'O  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 |owr?tC  
 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。 !vwio!  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 *?X&Y8Kf  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 Q>{$Aqc,e  
b&rBWp0#  
10. 优化@193nm结果 y*iZ;Bv j  
nONuw;K  
 优化结果： K3!3[dR*  
 光栅高度：124.2nm y74Q(  
 占空比：31.6% $@z77td3  
 Ex透过率：43.1% ?6:qAFw  
 偏振度：50.0 oV%:XuywT  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 H~j@n!)  
ukR0E4p  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 D^[l~K  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 A 6S0dX  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 6eSo.@*l  
{W,5]-  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 7h 54j  
J8:s=#5  
s>>&3jfM  
 初始参数： (kxS0 ]=  
 光栅高度：80nm ;73S;IPR  
 占空比：40% Q#p)?:o/  
 参数范围： T)zk2\u  
 光栅高度：50nm—150nm rRe5Q  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 0nwi5  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% %%NoXW  
2w.FC  
 优化结果： `jE[Xt"@  
 光栅高度：101.8nm }QI \K  
 占空比：20.9% 5eTA]  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） tyR?A>F4  
 偏振对比度：50.0 AIHH@z   
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求，尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 -N' (2'  
N'2?Zb  
12. 结论 M}|(:o3Yo  
#z(:n5$F  
 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) |xB`cSu(  
 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 Ij#mmj NW  
(如Downhill-Simplex-algorithm) |nQfgl=V  
 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。 v<1@"9EH