[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） B7x(<!B  
0JT"Pv_  
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。 [=<vapZt  
w#6)XR|+,.  
1. 线栅偏振片的原理 .*}!XKp0j  
W&~\@j]!D  
2. 建模任务 [>$?/DM  

=kzuU1s  
|N5r_V  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 h;Hg/jv  
 偏振元件的重要特性： F(O"S@  
 偏振对比度
WOg pDs  
 透射率 knfEbH  
 效率一致性 ?e{hidg  
 线格结构的应用(金属) KvjsibI/Y  
2Tp@;[!3  
3. 建模任务： d`gKF  
o75l
&`  
4. 建模任务：仿真参数 B>}B{qi|  
aT4I sPA?_  
偏振片#1: 4A0v>G`E*#  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 d\ I6Wn  
 高透过率(最大化) bL`>#M_^  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) a B$x(8pP@  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) ]z O6ESH  
偏振片#2: T)MX]T  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 %i6/= 'u  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 \@[Y~:  
 光栅周期：100nm S awf]/  
 光栅材料：钨 lY&Sx{-  
6t\0Ui  
5. 偏振片特性 enGZb&  
HTLS$o;Q  
 偏振对比度：(要求至少50:1) _z=ytt9D  
`@xnpA]l  
cG"wj$'w  
L\hid/NL
 
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) {SF'YbY  
h,\5C/  
,. zHG  
\3&1iA9=)  
6. 二维光栅结构的建模 %I=/ y  

oI5^.Dr FW  
8d?%9# p-)  
 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。 \9fJ)*-  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 ;m=k FZ?  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 Yl&bv#[z  
An_3DrUFV_  
:q>)c]  
]eUD3WUe>q  
7. 偏振敏感光栅的分析 ]z!Df\I  

bE,#,  
 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。 4/V;g%0uN;  
 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) 'rNLh3  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 c
Q;@z2\  
8. 利用参数优化器进行优化 7z_ZD0PxPc  

wV\7  

 wh#IQ.E-  
 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。 @QMU$]&i]  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 l_s#7.9$  
 在该案例种，提出两个不同的目标： v^J']p  
 #1:最佳的优化函数@193nm d/3bE*gr  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 ^M1jv(  

G6}!PEwM  
9. 优化@193nm HzL~B#  
JqUft=p5  
 初始参数： c'XSs  
 光栅高度：80nm '0^lMQMg  
 占空比：40% EL%Pv1  
 参数范围： S}VN(g  
 光栅高度：50nm—150nm F >H\F@Wl  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) >7)Q
daB  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 >(_2'c*[w  
qu.AJ*  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 yRi5t{!V  
 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。 <I*N=;7  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 Q8A+\LR~)  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 *ZV3]ig2$  
/l$fQ:l  
10. 优化@193nm结果 ;s#I b_  
)Y&B63]B  
 优化结果： <>(v~a]  
 光栅高度：124.2nm 2kOaKH[(q  
 占空比：31.6% 2s=zT5  
 Ex透过率：43.1% k.})3~F-  
 偏振度：50.0 h+7U'+|%A  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 \Unawv~  
<Qr*!-Kc6  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 M?Fv'YE  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 P9R-41!  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 'SXLnoeTa  
^$mCF%e8H  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 N A_8<B^  
6kMEm)YjT  
RameaFX8  
 初始参数： 3DxgfP%n  
 光栅高度：80nm |9F-ZH~6  
 占空比：40% mI\[L2x  
 参数范围： ADM!4L(s4}  
 光栅高度：50nm—150nm Uu@qS  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) C?MKbD=K  
 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% w11L@t[5W8  
NGRXNh+  
 优化结果： 1FG"Ak}D  
 光栅高度：101.8nm APJFy@l}  
 占空比：20.9% cmYzS6f,7  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） s0CDp"uJY  
 偏振对比度：50.0 [,;O$j}  
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。 Y9 Bk$$#\  
_RS CyV  
12. 结论 hhhxsGyv  
4#t=%}  
 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) [w-# !X2y  
 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 r
[^O 7  
(如Downhill-Simplex-algorithm) D><^7nr%  
 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。 82V;J 8T?