[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） M4m90C;d
q  
&T)h9fyc  
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。 8wQ|Ep\  
!p#+I=  
1. 线栅偏振片的原理 @g~hYc  
n'-?CMH`  
2. 建模任务 Kq
H_?r`  

MU/3**zoW  
s wIJmA  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 k_}aiHdG  
 偏振元件的重要特性： 'eRJQ*0F  
 偏振对比度 [V-OYjPAx  
 透射率  T.{sO`  
 效率一致性 cii]-%J}c  
 线格结构的应用(金属) 5sc`L  
;}BDEBl  
3. 建模任务： `0qBuE_^h  
|d B`URP  
4. 建模任务：仿真参数 v>&sb3I  
=Q!)xEK  
偏振片#1: WLe9m02r  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 Fu%%:3_  
 高透过率(最大化) |<q9Ee  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) [4_JK  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) ;GgW&*|  
偏振片#2: @@O=a  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 L`M.Htm8  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 PU6Sa-fQ2,  
 光栅周期：100nm 7 q%|-`#  
 光栅材料：钨 d\R]>  
JFvVRGWB  
5. 偏振片特性 NPL(5@  
jBTXs5q  
 偏振对比度：(要求至少50:1) W
xi|(}  
`Z}7G@ol  
QX'EMyK$  
0 tZ>yR  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) #s!q(Rc  
"K"]/3`k-  
Zw)*+> +FV  
Zj*kHjn"
 
6. 二维光栅结构的建模 cPemrNxydN  

rT2gX^Mj&  
'%u7XuU-]  
 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。 Xy74D/ocui  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 ,<^7~d{{3m  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 <O5r|  
5,>Of~YN  
|r]f2Mrm  
3 e19l!B  
7. 偏振敏感光栅的分析 hrT_0FZV  

=aWj+ggd@  
 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。 n>)'!  
 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) ~{#$`o=  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 ndSM*Fq  
8. 利用参数优化器进行优化 [3yzVcr~4  

`m~x*)L#  

B@:c8}2.  
 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。 aUdbN&G  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 jm-J_o;}z6  
 在该案例种，提出两个不同的目标： yqy5i{Y
 
 #1:最佳的优化函数@193nm B?Vr9H7n  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 |Ef\B]Ns  
6@7K\${  
9. 优化@193nm I9! eL4e  
&C~R*  
 初始参数： ,0'Yj?U>  
 光栅高度：80nm >&@hm4  
 占空比：40% )'<B\P/  
 参数范围： }Yi)r*LI3  
 光栅高度：50nm—150nm \m.ap+dFa  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) }Pm>mQZ},  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 W\(u1>lj  
HT]v S}s  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 ?;{fqeJz  
 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。 :NB,Dz+i  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。  u/Os  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 lpW|GFG  
rsbdDTy  
10. 优化@193nm结果 >28.^\?H4  
OL,3Jh% x  
 优化结果： 0nkon3H  
 光栅高度：124.2nm sZ,MNF8i  
 占空比：31.6% ~[@Gj{6p0  
 Ex透过率：43.1% F^5<o  
 偏振度：50.0 oB9t&yM  
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。 aBPaC=g{HO  
~Rzn =>a  
 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。 r]x;JBy  
 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。 ap;tggi(H  
 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。 $9GRAM.  
b8V]/  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 Onr#p4UT  
zE{@
'  
B/IPG~aMEZ  
 初始参数： r7t
N(2;5  
 光栅高度：80nm sSLs%)e|:  
 占空比：40% b\zRwp  
 参数范围： K\ww,S  
 光栅高度：50nm—150nm Lc>9[!+#  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 5YJn<XEc  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% S7-ka{S  
:uZfdu  
 优化结果： 7@g8nv(p  
 光栅高度：101.8nm T`g.K6$b
 
 占空比：20.9% 8y
}9X v  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） _S:6;_bz  
 偏振对比度：50.0 G| pZ  
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。 )^UM8 s  
uX{n#i,~L  
12. 结论 @ViJJ\  
N9r}nqCN  
 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) C+-GE9=  
 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 :ho)3kB  
(如Downhill-Simplex-algorithm) 7s_#X|A$  
 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。 ReOp,A/y