[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） 7@[HRr  
bCV3h3<  
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。 v?BVUH>#
9  
( M > C  
1. 线栅偏振片的原理 2s^9q9NS"  
`.MY"g9  
2. 建模任务 +*W9*gl  

|"K<  
;~A-32;Y4  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 oVD)Fb%[i9  
 偏振元件的重要特性： `[OJ)tHE  
 偏振对比度 U{ZE|b.?b  
 透射率 v?s]up @@h  
 效率一致性 MD"a%H#p  
 线格结构的应用(金属) $0kuR!U.N  
+hUS sR&  
3. 建模任务： }NH\Q$IU  
k$ya.b<X/  
4. 建模任务：仿真参数 P#0U[`ltK  
{r.KY  
偏振片#1: nV[0O8p2Md  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 "e3T;
M+  
 高透过率(最大化) ^|b]E  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) #5Q?Q~E@  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) +qWrm|
O]  
偏振片#2: g9T9TQ-O  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 "k;j@  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 IIZu&iZo\  
 光栅周期：100nm *mvDh9v  
 光栅材料：钨 35;UE2d)<  
~BUzyc%  
5. 偏振片特性 @Sik~Mm_h  
mY)Y47iL  
 偏振对比度：(要求至少50:1) =6sA49~M  
M1Frn n  
F6L}n-p5  
>V01%fLd  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) \*wQ%_N5  
k@[P\(a3b  
a?d)lnk  
EgYM][:UU  
6. 二维光栅结构的建模 '\,|B x8Q  

b`9J1p.;  
Dc1tND$X3g  
 该案例使用一般二维光栅工具，该工具嵌入在VirtualLab光栅工具箱。 i[+cNJ|$B0  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 vqeWt[W v  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 3PBGIo  
sy\w ^]  
_EusY3q  
0\y{/P?I$  
7. 偏振敏感光栅的分析 o94]:$=~  

pv}k=wqJ1  
 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。 1xBg^  
 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) 51)Q&,Mo#  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 3iKy>  
8. 利用参数优化器进行优化 n[E#K`gg'  

7CGxM  

,A{'lu  
 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。 8V08>M  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 ytDp 4x<W)  
 在该案例种，提出两个不同的目标： 9B&fEmgEc?  
 #1:最佳的优化函数@193nm Qf'%".*=~8  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 rw|;?a0  
ycPGv.6  
9. 优化@193nm ='\Di '*  
7GF
E5>H  
 初始参数： 4/Mi-ls_  
 光栅高度：80nm NDqvt$  
 占空比：40% }+m")=1{  
 参数范围： MS=
zG53y  
 光栅高度：50nm—150nm hoOT]Bsn  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ;1^([>|  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 {,9^k'9  
$;V?xZm[  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 ]zt77'J  
 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。 h(>eHP  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 Ch;wvoy  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 Twi7g3}/jB  
$Ith8p~  
10. 优化@193nm结果 &yabxl_  
Ld9YbL:  
 优化结果： '=V!Y$tn  
 光栅高度：124.2nm 4H]~]?F&  
 占空比：31.6% GdlzpBl  
 Ex透过率：43.1% Rn4Bl8z'>  
 偏振度：50.0 tx9;8K3  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 ?6#F9\  
5.TeH@(  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 BPwn!ii|  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 M];?W  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 `Vf k
.OP  
lR8Lfa*/7  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 c?/R=/H  
dsiQ~ [   
:,f~cdq=  
 初始参数： ,SQ`, C _5  
 光栅高度：80nm )[]*Y]vSx  
 占空比：40% :p|wo"=@Ge  
 参数范围： w{$X :Z  
 光栅高度：50nm—150nm 2x<A7l)6  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) M#CYDEB  
 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%  <j<V{Wc  
|l#<vw wE  
 优化结果： <8,,pOb  
 光栅高度：101.8nm $.0l%
$7  
 占空比：20.9% .m^L,;+2  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） er44s^$  
 偏振对比度：50.0 CBrC   
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。 pFW^  
(]}52%~  
12. 结论 5Kw$QJ/  
@}oY6cW;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) Xk]:]pl4W  
 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 t~0!K;nn  
(如Downhill-Simplex-algorithm) yOdh?:Imv  
 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。 1!P\x=Nn_