[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） I?_YL*  
ij<6gv~ n"  
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。 =~f\m:Y  
1$#{om9  
1. 线栅偏振片的原理 96FS-`  
<4|/AF*>  
2. 建模任务 o6[aP[~F  

 nW*D  
J@vL,C)E6  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 -]K9sy)I  
 偏振元件的重要特性： 7A mnxFC  
 偏振对比度 J*} warf&  
 透射率 gL:Vj%c  
 效率一致性 "$Mz>]3&q  
 线格结构的应用(金属) Z.DO 2=+=  
BrO" _  
3. 建模任务： FbWcq_  
q&RezHK l  
4. 建模任务：仿真参数 @jxAU7!  
(L3Etan4RE  
偏振片#1: EDf"1b{PX  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 88l\8k4r  
 高透过率(最大化) t.`&Q|a  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) L
" GQQ  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) f6r~Ycf,f  
偏振片#2: i=^!? i  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 %HAforH  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 /5$;W'I  
 光栅周期：100nm W#.+C6/  
 光栅材料：钨 G)G 257K"~  
x<fF1];  
5. 偏振片特性 [
PW\
l+i  
x[_SNX"  
 偏振对比度：(要求至少50:1) c&GVIrJ  
1R+/T  
s9)U",  
#@3&1}J/  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) _/>JM0  
lIUaGz|  
-$2a@K,i  
<(c_[o/  
6. 二维光栅结构的建模 $"P[nNW3  

-+ha4JOB  
=+z+`
ot  
 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。 8%ea(|Wjg  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 ~EL3I  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 x,% %^(  
rn9n_)  
<9bfX
91  
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7. 偏振敏感光栅的分析 s ]XZQr%  

[(rT,31cW  
 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。 J6[V7R[\  
 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) J{!U;r!6  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 u _mtdB'  
8. 利用参数优化器进行优化 JJZu%9~[  

"
\k|Z  

?l9j]  
 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。 YEPQ/Pc  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 ~~\C.6c#  
 在该案例种，提出两个不同的目标： .<Rw16O  
 #1:最佳的优化函数@193nm mfqnRPZ  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 T@%\?=P  
o"!C8s_6  
9. 优化@193nm hl]q6ZK!6  
0H/)wy2ym  
 初始参数： 3%[;nhbA7  
 光栅高度：80nm +6`+Q2qi  
 占空比：40% tiGBjTPt  
 参数范围： DYDeb i6  
 光栅高度：50nm—150nm l+A)MJd oj  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) abD@0zr  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 YO'a
X  
)GYnQoV4  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 Uc;~q-??#  
 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。 = ;cTm5d;T  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 zub"Ap3  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 hp1+9vEN  
Uv m:`e~?  
10. 优化@193nm结果 ?KtF!:_C  
GoLK 95"]  
 优化结果： I`f5)iF?0  
 光栅高度：124.2nm 02_+{vk!  
 占空比：31.6% 5%%e$o+  
 Ex透过率：43.1% z"97AXu  
 偏振度：50.0 T-LX>*  
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。 PU,%Y_xR  
ysj5/wtO0  
 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。 bp!Jjct  
 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。 Vel}lQD  
 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。 V3>tW,z  
Bd]k]v+  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 lrAhdi  
C-@[=
 
RR+{uSO,t  
 初始参数： Q
5^ #:uZ  
 光栅高度：80nm l*?_@  
 占空比：40% ]"&](e6*  
 参数范围： <2E|URo,#  
 光栅高度：50nm—150nm FUarI5#fwF  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) en'"" w  
 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% 31~nay15  
Gp{,v  
 优化结果： nwp(% fBo  
 光栅高度：101.8nm Xhq7)/jp  
 占空比：20.9% f14^VTzP/#  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） %q}[ZD/HD  
 偏振对比度：50.0 GsmXcBzDw2  
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。 egvb#:zW?  
#R>x]Nt}  
12. 结论 j^7A}fz  
9QaE)wt  
 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) V)5K/U{  
 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 vK%*5  
(如Downhill-Simplex-algorithm) QtwQVOK  
 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。 D#AqZS>B