[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） Ot(U_rJCi  
gVsAz  
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。 ~N;.hU%l  
vL{~?vq6  
1. 线栅偏振片的原理 vY<(3[pp  
CN\SxK`,  
2. 建模任务 oA}&o_Q%  

b4!(~"b.  
f GE+DjeA  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 MFaK=1  
 偏振元件的重要特性： .t4IR =Z  
 偏振对比度 JSt%L|}Y  
 透射率 #tKc!]m  
 效率一致性 *Eu ca~%=  
 线格结构的应用(金属) bQow,vf  
|!i3Y=X  
3. 建模任务： `UMv#-Y8  
FJKt5}`8  
4. 建模任务：仿真参数 c~b[_J)  
~d^+yR-  
偏振片#1: ]y@9z b  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 p@/!+$^{  
 高透过率(最大化) a Umcs!@  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) NQ !t`
  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) w#U3h]>,  
偏振片#2: 5Y#yz>B@ ]  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 .6+j&{WNo!  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 bdk"7N  
 光栅周期：100nm 9kuL1tcY  
 光栅材料：钨 U")~bU  
mQtGE[  
5. 偏振片特性 ;hJTJMA6/6  
a9mLPP  
 偏振对比度：(要求至少50:1) X{P_HCd  
FF6[qSV  
rXuhd [!(P  
DGj:qd(  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) m:d P,  
Yvs)H'n=  
VmHok  
{3lsDU4  
6. 二维光栅结构的建模 28C/^4  

ZwB< {?  
SN(:\|f 2  
 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。 ZK1d3
 
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 EA|*|o4)  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 "n,">  
m{x[q  
7f#e#_sM;  
y!u)q3
J0&  
7. 偏振敏感光栅的分析 =LDzZ:' X  

TDs=VTd@Z  
 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。 /T]2ZX>  
 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) /qed_w.p  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 aB0L]i  
8. 利用参数优化器进行优化 5'd$TC  

rS\j9@=Y4  

@AaM]?=P{  
 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。 E?z3 D*U  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 " JFx  
 在该案例种，提出两个不同的目标： No>XRG+  
 #1:最佳的优化函数@193nm )o;/*h%@
  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 I?uU}
NK  

%B}Q.'  
9. 优化@193nm 9u^PM  
I'HPy.
PV  
 初始参数： a\ fG)Fqp  
 光栅高度：80nm juG?kL.  
 占空比：40% LQ`s>q  
 参数范围： )=;GQ*<8Zs  
 光栅高度：50nm—150nm ztTj2M"  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ?1*Ka  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 d00#;R  
E;/WP!/.  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 3_|<CE6  
 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。 "XfCLc1 T  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 NY 756B*  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 px8988X  
)'+" y~  
10. 优化@193nm结果 gI "ZhYI  
4~xKW2*`K  
 优化结果： \@;$xdA$  
 光栅高度：124.2nm r*HbglB  
 占空比：31.6% SK [1h
3d  
 Ex透过率：43.1% Y[)b".K  
 偏振度：50.0 _QBN/KE9  
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。 kH~ z07:  
5xC4lT/U  
 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。 <}
t~^E,  
 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。 h?R{5?RxK  
 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。 .DsdQ4Y  
U;`
C%vHff  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 w\,N}'
G  
k-IL%+U  
dp
#JvZb  
 初始参数： /Cy4]1dw  
 光栅高度：80nm M2H +1ic  
 占空比：40% Gu+9R>  
 参数范围： %]
7'2  
 光栅高度：50nm—150nm X-LCIT|1  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) r5 tn'  
 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% eyW8?:  
zU7co.G  
 优化结果： Em)U`"j/9  
 光栅高度：101.8nm } I>68dS[  
 占空比：20.9% $inlI_  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） g)$/'RB  
 偏振对比度：50.0 6&|hpp#[  
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。 J,4,#2M8  
=mR~\R( I  
12. 结论 +t*V7nW  
U\*]cw  
 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) '8%jA$o\g  
 VirtualLab参数优化工具箱提供了不同的优化方式，用以改善提高光学元件的性能 OT0%p)  
(如Downhill-Simplex-algorithm) Z$?(~ln  
 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。 '41'Gn