[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） 5Gm_\kd  
SOIN']L|V[  
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。 ]7A'7p$Y  
<N~K;n v  
1. 线栅偏振片的原理 ;!Fn1|)  
5|)W.*Q  
2. 建模任务 4CTi]E=H{  

GTHt'[t@;  
VUuE T  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 6ik$B  
 偏振元件的重要特性： f _:A0  
 偏振对比度 qf-8<{T  
 透射率 Wx#;E9=Im  
 效率一致性 ~wdGd+ez  
 线格结构的应用(金属) (/$^uWj  
{oL>1h,%3?  
3. 建模任务： \Vk:93OH21  
7zj{wp!  
4. 建模任务：仿真参数 s5.CFA  
0> \sQ,T  
偏振片#1: yB!dp;gM{  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 ^<6[.)  
 高透过率(最大化) m]&SNz=  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) 3XNCAb2  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) N2o7%gJw  
偏振片#2: /$%%s=@IL  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 nJ;.Td  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 @ Nm@]q  
 光栅周期：100nm }6ldjCT/,  
 光栅材料：钨 FP>2C9:d
 
NHE18_v5  
5. 偏振片特性 e'<)V_  
_yT Ed"$  
 偏振对比度：(要求至少50:1) [G3E%z
 
\b>]8Un"  
q,%st~  
0*v2y*2V  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) 7}mFL*  
2`-Bs  
[D1Up  
B-mowmJ3dg  
6. 二维光栅结构的建模 \{YU wKK/A  

@(lh%@hO  
.RL=xb|[  
 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。 G+m }MOQP7  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 hqdDm  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 nr3==21Om4  
~>XxGjxe  
[N'h%1]\  
lLIAw$  
7. 偏振敏感光栅的分析 C_Wc5{  

uw8f ~:LT  
 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。 p K$`$H
 
 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) 8?C5L8)  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 mp3s-YfRc  
8. 利用参数优化器进行优化 4&iCht =  

y_[vr:s5pG  

!Z6{9sKR=]  
 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。 ss-D(K"  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 i-&yH  
 在该案例种，提出两个不同的目标： d d;T-wa}  
 #1:最佳的优化函数@193nm "Rl}VeDY  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 LH6vLuf  
~QVH<`sn  
9. 优化@193nm F:ELPs4"  
wKHBAW[i]  
 初始参数： `$NP>%J-  
 光栅高度：80nm fc@A0Hf  
 占空比：40% B7%U_F|m  
 参数范围： WEpoBP CL  
 光栅高度：50nm—150nm Hx:;@_gq  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) B/C,.?Or  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 xN(|A}w  
:hA#m[  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 dqAw5[qMJ  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 !&\INl-Z  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 w*Ihk)  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 tMe~vq[  
GKCroyor  
10. 优化@193nm结果 . ]M"# \  
azU"G(6y?+  
 优化结果： |K~Nw&rZ]  
 光栅高度：124.2nm S[QrS7  
 占空比：31.6% jFb?b6b  
 Ex透过率：43.1% DL.!G  
 偏振度：50.0 ~{gqsuCCL  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 L=h'Qgk%  
ET >](l9  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 BORA(,  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 r_.S>]  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 ^}C\zW  
eiOW#_"\  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 @|)Z"m7  
H:\k}*w  
Ct|A:/z(  
 初始参数： 4/)k)gLI  
 光栅高度：80nm J-4:H gx  
 占空比：40% y!%CffF2  
 参数范围： 3mni>*q7d  
 光栅高度：50nm—150nm h1(4Ic  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) A(N4N  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% lys#G:H]  
GH xp7H  
 优化结果： E!AE4B1bd  
 光栅高度：101.8nm &-
=5Xc+Z  
 占空比：20.9% p<;0g9,1  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） 0?M:6zf_iv  
 偏振对比度：50.0 Q
dC<Sk!G  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求，尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 %07SFu#  
M@ZI\  
12. 结论 KGpA2Nx  
=rK+eG#,  
 应用的偏振分析器可以评价偏振光栅与波长和角度的关系。(同样适用于极紫外光谱范围) 9k=3u;$v  
 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 IIqUZJ  
(如Downhill-Simplex-algorithm) abEmRJTmW  
 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。 1i] ^{;]