[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） GE!fh1[[u  
5faY{;8  
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。 Q~-MB]'  

^V?W'~  
1. 线栅偏振片的原理 rYfN  
$v\o14v  
2. 建模任务 YcdT/
  

hhr!FQ.+/  
iebnQf  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。
]b&O#D9  
 偏振元件的重要特性： o/\f+iz7  
 偏振对比度 mGC!7^_D`  
 透射率 1$RUhxT  
 效率一致性 *t_JR  
 线格结构的应用(金属) !g2~|G  
B4RP~^  
3. 建模任务： J5#shs[M:  
,b'QL6>`  
4. 建模任务：仿真参数  )k6O  
,@Aeo9}  
偏振片#1: )Rj,PF-9Z[  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 8-geBlCE,  
 高透过率(最大化) %<yH6h*u  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) 4iC=+YUn  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) TO]7%aB  
偏振片#2: l}&&f8n  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 *Hed^[sO  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 \Pt_5.bTs[  
 光栅周期：100nm VI(2/**  
 光栅材料：钨 A[8vD</}_  
TYu(;~  
5. 偏振片特性 SadffAvSA{  
.?dYY;P  
 偏振对比度：(要求至少50:1) Kq&JvY^  
%"=qdBuk  
<d] t{M62W  
.]y"04@]  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) R.)w l  
i"OY=iw-N  
mNdEn<W  
,k+F8{Q.  
6. 二维光栅结构的建模 R$M>[Kjn  

qt,;Yxx#^  
9`|~-b  
 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。 gK",D^6T*Y  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 d45mKla(V  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 5169E*  
b6ui&Y8z  
~(Xzm  
Wo,"$Z6B  
7. 偏振敏感光栅的分析 K<~J*k<v  

353*D%8  
 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。 ^w+)A;?W  
 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) R|JBzdK+P  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 [e?vqm .  
8. 利用参数优化器进行优化 mgI7zJX  

7Ug^aA  

M0Vs9K=  
 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。 <}n"gk1is  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 w)Wg 8  
 在该案例种，提出两个不同的目标： OiJz?G:m  
 #1:最佳的优化函数@193nm ]~t4E'y)z  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 {/Qg4pc!  
Vohd d_x  
9. 优化@193nm RDsBO4RG  
#:M <<gk  
 初始参数： zTb,h  
 光栅高度：80nm bY!1t}ALh  
 占空比：40% |>!tqgq  
 参数范围：  mm9xO%  
 光栅高度：50nm—150nm @78%6KZ`i  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 0.!!rq,  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 a@s@E  
M)Z3q  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 Msl8o c  
 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。 2x<4&^  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 aZB$%#'vR  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 7J[s5'~|  
q&d5V~q  
10. 优化@193nm结果 j@C*kj;-  
vq-#%o  
 优化结果： z!>ml3  
 光栅高度：124.2nm v|@1W Uc,g  
 占空比：31.6% Kp?j\67S  
 Ex透过率：43.1% 0.lOSAq  
 偏振度：50.0 %mr6p}E|  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 {/}p"(
^  
m'YYkq(5%Z  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 /& wA$h  
 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。 *G(ZRj@33  
 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。 +_v#V9?  
p$_X\,F  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 KGNBzy~9  
rUWC=?Q  
]JvZ{fA%*  
 初始参数： _>4Qh#6K  
 光栅高度：80nm eiwPp9[0
8  
 占空比：40% zot_
jSV  
 参数范围： !lk9U^wnd  
 光栅高度：50nm—150nm 7?a!x$-U(  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) st-I7K\v  
 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% \z[L=  
SnFAv7_  
 优化结果： kJK:1;CM?.  
 光栅高度：101.8nm _ Y8jl,J  
 占空比：20.9% d6+{^v$#  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） ]5sU =\  
 偏振对比度：50.0 y7/=-~  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求，尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 #5=!ew  
LypBS]ru  
12. 结论 BX-fV|  
'q, L*  
 应用的偏振分析器可以评价偏振光栅与波长和角度的关系。(同样适用于极紫外光谱范围) -cs$E2 -  
 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 "
HrZv+{  
(如Downhill-Simplex-algorithm) H-5h-p k  
 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。 OoOr@5g