[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） ~t`^|cr|  
~s!Q0G^G  
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。 8M,*w6P  
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6i/p  
1. 线栅偏振片的原理 Z!1D4`w  
1 em,/>"  
2. 建模任务 iC gZ3M]  

Z2%HQL2  
m[9.'@ye  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 2ym(fk.6{  
 偏振元件的重要特性： Kg[OUBv  
 偏振对比度 #~*v##^vFH  
 透射率 e w^(3&  
 效率一致性 M
MM tB
6  
 线格结构的应用(金属) )g0lI  
f%Q{}fC{*  
3. 建模任务： X'Ss#s>g  
_bFUr  
4. 建模任务：仿真参数 WRh5v8Wz0  
R'Sd'pSDN  
偏振片#1: IC`3%^  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 /WrB>w  
 高透过率(最大化) L:R4&|E/t
 
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) NB-dlv1  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) sVLvnX,  
偏振片#2: @T'^V0!-q:  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 Hq3|>OqC2Q  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 (o^tmH*  
 光栅周期：100nm 7
aG.?Ca%  
 光栅材料：钨 DD|0?i  
L$ZjMJ  
5. 偏振片特性 b+rxin".  
4"d,=P.{  
 偏振对比度：(要求至少50:1) 8:ubtB  
`c`VIq?  
2w?q7N%  
vwCQvt  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) )`u17 {  
]g_VPx"  
,
6)N.  
VF%QM;I[Rc  
6. 二维光栅结构的建模 A~zn;  

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ke4E1T-1n  
 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。 #NS|9jW  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 x.SfB[SZ  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 =o@;K~
-  
d t/AAk6  
&,X}M  
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7. 偏振敏感光栅的分析 3]
Z1kB  

8fC4j`!  
 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。 nzq
 
 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) 2M %j-yG"  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 XJ18(Q|w'  
8. 利用参数优化器进行优化 sS D8Sx/  

"TZq")-  

-IPo/?}  
 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。 wi(Y=?=  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 ( }-*irSsj  
 在该案例种，提出两个不同的目标： r$7.  
 #1:最佳的优化函数@193nm ClG%zE&i  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 PmR].Ohzi  
v 6~9)\!j  
9. 优化@193nm :@A&HkF  
~q$]iwwqT  
 初始参数： ]\,?u /  
 光栅高度：80nm DfXkL
OGik  
 占空比：40% bA;OphO(  
 参数范围： X! d-"[  
 光栅高度：50nm—150nm N*Y[[N(  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) mF4W4~
"  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 u3T-U_:jSV  
.OPknC  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 I _nQTWcm  
 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。 ah>c)1DA*H  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 rQ*+ <`R}  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 M/3;-g  
_l d.Xmvd  
10. 优化@193nm结果 5Rbl.5.A  
3Y#Q'r?  
 优化结果： T:^.; ZY  
 光栅高度：124.2nm Wu>]R'C  
 占空比：31.6% AHf 9H?  
 Ex透过率：43.1% _3/u#'m0  
 偏振度：50.0 xfk -Ezv  
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。 -[mmT'sS  
g2OnLEF]s  
 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。 pF;.nt)  
 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。 u[a-9^&g  
 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。 E-A9lJW
r  
x]^d'o:cDP  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 hf`y_H+\7  
cVi_#9u"  
/b+~BvTh  
 初始参数： [(X~C*VdxM  
 光栅高度：80nm Z+xkN  
 占空比：40% <ZC.9  
 参数范围： y?sz&*:  
 光栅高度：50nm—150nm H_xHoCLI  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) [P2>KQ\  
 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% }8'_M/u\  
gS(3m_  
 优化结果： ^ AZ#tp%)  
 光栅高度：101.8nm NlYuT+  
 占空比：20.9% yg\QtWWM  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） /xn|d#4  
 偏振对比度：50.0 '5}hm1,  
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。 RDps{),E;d  
1P)K@j  
12. 结论 =!Ik5LiD  
^B"LT>.[  
 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) N"9^A^w8k  
 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 'o='Q)Dk  
(如Downhill-Simplex-algorithm) yQJ0",w3o.  
 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。  ?K-4T