[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） %E,s*=j  
|-=^5q5  
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。 m'@NF--#Oq  
u0Irf"Ab  
1. 线栅偏振片的原理 $D<LND=o=  
ig)rK<@*[  
2. 建模任务 9^
x'x@6  

|?i-y3N  
G"3D"7fa  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 0Evq</
 
 偏振元件的重要特性： !ku5
P+y$  
 偏振对比度 tFO86 !ln  
 透射率 hZU@35~BN  
 效率一致性 gfR B  
 线格结构的应用(金属) ZQZ>{K  
":tQYo]d  
3. 建模任务： "~> # ;x{  
?1JS*LQ$  
4. 建模任务：仿真参数 [2WJ>2r}6  
IhhB^E|  
偏振片#1: T&j_7Q\;vI  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 +Gg6h=u  
 高透过率(最大化) M\ B A+  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) &>XIK8*  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) 8fY1~\G:\  
偏振片#2: W4Tuc:X5  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 #"jEc*&=  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 C{H:-"\J9  
 光栅周期：100nm YQ:FBj  
 光栅材料：钨 CuR.a  
}YfM<  
5. 偏振片特性 -NGY+
1  
3){ /u$iH.  
 偏振对比度：(要求至少50:1) /\q1,}M  
]X ,f  
/4}{SE  
}lvD 5  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) /J")S?. [u  
H.3+5po  
2^'|[*$k1@  
_l<e>zj  
6. 二维光栅结构的建模 fo;Ftf0  

7^>UUdk(  
RP?UKOc  
 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。 @zSI@Oq_  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 qv>?xKSm  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 .'.#bH9K  
qq9fZZb  
|j3mI\ANF  
(U#4j 6Q  
7. 偏振敏感光栅的分析 ;5urIYd  

v!{mpF  
 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。 $k5mI1~  
 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) i"V2=jTeBv  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 jODx&dVr  
8. 利用参数优化器进行优化 4=^_ 4o2  

G$kspN*"A  

+nU"P  
 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。 f mXU)  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 )FVW/{NF@q  
 在该案例种，提出两个不同的目标： g?'pb*PR  
 #1:最佳的优化函数@193nm w7GF,a  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 !*JE%t  
6Ef
GJq  
9. 优化@193nm x;w&JS1V  
-L<''2t  
 初始参数： /G[; kR"  
 光栅高度：80nm %P05k  
 占空比：40% YaI8hj@}  
 参数范围： ME4Ir  
 光栅高度：50nm—150nm i]oSVXx4WC  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) wju2xM
 
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 v,qK=]ty  
~`-z"zM:p  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 8JvF4'zx  
 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。 DWT4D)C,U  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 j<[+vrj  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 }$EcNm$%  
1xAZ0X#  
10. 优化@193nm结果 aM/sD=}  
N4y$$.uv2  
 优化结果： T <J%|d .'  
 光栅高度：124.2nm Byq4PX%B  
 占空比：31.6% 9*wS}A&Jh  
 Ex透过率：43.1% rWk4)+Tk  
 偏振度：50.0 -OY[x|0  
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。 mNUc g{+/  
K& / rzs-  
 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。 Ip_S8 ;;  
 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。 e+J|se
4L5  
 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。 ,#;%ILF4%  
`72 uf<YQ  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 eTi r-7  
^]Mlkd:  
7I.7%m,g  
 初始参数： pi`sx[T@{Z  
 光栅高度：80nm 1~X~"M  
 占空比：40% >9KQWeD  
 参数范围： @#sBom+K`  
 光栅高度：50nm—150nm LZC)vF5  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) OFS`?>  
 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% Mx& P^#B3  
QvB]?D#h  
 优化结果： Sw!/IPO  
 光栅高度：101.8nm _ElA\L4g%  
 占空比：20.9% Ya$JX(aUe  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） jTjGbC]X  
 偏振对比度：50.0 b.Wf*I?  
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。 LeY!A#j  
4.@gV/U(|  
12. 结论 _Se~bkw?v  
8!e1T,:b  
 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) q r12"H  
 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 ?R2`RvQ  
(如Downhill-Simplex-algorithm) 0:<dj:%M  
 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。 G4Y]fzC