[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） g&$=Y7G  
F9r.DG$}  
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。 C%o|}iv"  
*g(d}C!  
1. 线栅偏振片的原理 ppAbG,7  
h*S"]ye5  
2. 建模任务 `OfhzO
p  

t1']q"  
W'./p"2g  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 5|H;%T3_  
 偏振元件的重要特性： 8}'iEj^e  
 偏振对比度 "DW~E\Y  
 透射率 51k}LH  
 效率一致性 >XgoN\w
 
 线格结构的应用(金属) LqWiw24#  
hG1$YE  
3. 建模任务： WyO*8b_ D  
qed_PsI  
4. 建模任务：仿真参数 fbq$:Q44
 
`d_T3^ayu  
偏振片#1: ^#_gk uyd!  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 I{IB>j}8  
 高透过率(最大化) iXWH
I3  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) #HcQ*BiF3  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) _^<vp  
偏振片#2: &f.5:u%{b  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 scV%p&{a  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 KXPCkNIN!  
 光栅周期：100nm UFB|IeX?q  
 光栅材料：钨 ?{J1&;j*  
\RDN_Z  
5. 偏振片特性 3qWrSziD  
.O-)m'5  
 偏振对比度：(要求至少50:1) Pp?P9s{  
7?fgcb3  
e9p/y8gC  
x^y$pr  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) UynGG@P@  
fk}Raej g  
lU1SN/'zx  
r]e{~v/  
6. 二维光栅结构的建模 C >Oe
ULD  

yCjc5d|tT  
O@$>'Z  
 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。 DFr$2Y3H  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 ?O25k!7  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 UC&$8^  
Vz mlKV
E  
Trirb'qO  
#A>*pF  
7. 偏振敏感光栅的分析 @5Z|e  

R&uPoY,f  
 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。 %jAc8~vW?  
 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) ,.Gp_BI  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 icG 9x  
8. 利用参数优化器进行优化 N<#J!0w  

xbiprhdv  

~criZI/  
 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。 |1wZ`wGZ:L  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 Yyk~!G/@  
 在该案例种，提出两个不同的目标： ]Jz=.F sO  
 #1:最佳的优化函数@193nm C?. ;3 h  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 >D=X Tgqqq  
RlfI]uCDM  
9. 优化@193nm L'y0$  
P.(UbF d'  
 初始参数： thPAD+u.3  
 光栅高度：80nm -IIrrY O  
 占空比：40% |mhKD#:  
 参数范围： XzAXcxC6G  
 光栅高度：50nm—150nm yc0

1\o  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) -Ua5anzB  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 :/->m6C`0  
.UxkTads  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 ]`-o\,lq  
 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。 |f}wOkl  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 +^:uPW^U  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 bP:u`!p -i  
?~ybFrc  
10. 优化@193nm结果 YWPkVvI  
#cR5k@  
 优化结果： 65B&>`H~  
 光栅高度：124.2nm hQ3@CfW  
 占空比：31.6% V xN!Ki=  
 Ex透过率：43.1% .WglLUJ:Z  
 偏振度：50.0 Pw6l'  
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。 Fkv284,LM  
%m|BXyf]_B  
 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。 ]_ LAy  
 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。 89[/UxM)  
 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。 yJx,4be  
ILG&l<!E  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 "+
Ks#  
*"|f!t  
,*$Y[UT  
 初始参数： a;i}<n7  
 光栅高度：80nm :hHKm|1FE  
 占空比：40% &~"N/o  
 参数范围： $y)tcVc  
 光栅高度：50nm—150nm Jcvp<  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) jxK `ShW=  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% 0Dd8c\J  
RaiYq#X/  
 优化结果： _)CCD33$  
 光栅高度：101.8nm lfoPFJ Z  
 占空比：20.9% 0l(G7Ju  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） j1JdG<n  
 偏振对比度：50.0 Qz"@<qgQy  
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。 lz).=N}m  
CyS.GdyP  
12. 结论 gYL#} )g  
a/d8_(0  
 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) F0xm%?  
 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 f]+. i-c=  
(如Downhill-Simplex-algorithm) ~@^pX*%i  
 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。 Ud-c+, xX