[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） cc2oFn  
cciAMQhA  
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。 l6}b{e  
ELkOrV~a{:  
1. 线栅偏振片的原理 &)"7am(S`  
_]?Dt%MkD  
2. 建模任务 v,!Y=8~9  

Vx7Dl{?{'  
Ei?9M
^w  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 UVoLHd  
 偏振元件的重要特性： hklO:,`  
 偏振对比度 ffoo^1}1  
 透射率 W:+2We@  
 效率一致性 gQk#l\w_  
 线格结构的应用(金属) jN'fm  
Ae{4AZ  
3. 建模任务： &"H<+>`  
$E9daUt8"J  
4. 建模任务：仿真参数 utm+\/  
0@mX4
.!  
偏振片#1: hOrk^iYN=  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 ,T21z}r  
 高透过率(最大化) q:~`7I  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) 5S-o 2a  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) pD}VB6=  
偏振片#2: amk42  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 Oz9Mqcx  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 M\.T 0M_  
 光栅周期：100nm .^`a6>EQ)|  
 光栅材料：钨 n.8A Ka6  
=Q=&Ucf_  
5. 偏振片特性 ,C'w(af@}  
>y06s{[  
 偏振对比度：(要求至少50:1) EBL,E:_)  
TLL[F;uZ  
9snyX7/!L  
J%O4IcE  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) M;TfD  
84oW  
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o0d~s  
"/K&qj  
6. 二维光栅结构的建模 <}Wy;!L  

@tv];t  
+ x;ML  
 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。 g7}z &S;_  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 b=QG
bFf  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 2}#wdJ`  
KutgW#+40  
3_eml\CY  
[]N$;~R7  
7. 偏振敏感光栅的分析 `@.s!L(V  

*ZSp9g"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。 /%q9hI  
 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) !wb~A0m  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 t>h i$NX{p  
8. 利用参数优化器进行优化 3ws(uF9$  

_d=&9d#=\  

; # ?0#):-  
 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。 VU0tyj$  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 zQj%ds:  
 在该案例种，提出两个不同的目标： at(p,+ %  
 #1:最佳的优化函数@193nm .gkPG'm[  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 zf;[nz  
)w 8lusa  
9. 优化@193nm 6r-n6#=  
a4CNPf<$  
 初始参数： A"3&EuvU  
 光栅高度：80nm yjFQk,A  
 占空比：40% ?kFCYZK|"  
 参数范围： JO^ [@
 
 光栅高度：50nm—150nm >]Yha}6h  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) #IrP"j^  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 '%RK KA  
56 kgL;$h  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 AW;)_|xM  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 &@iF!D\u  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 = SJF\Z  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 "oXAIfU#T  
irw
7  
10. 优化@193nm结果 NlEWm8u  
"PScM9)\  
 优化结果： PXu<4VF  
 光栅高度：124.2nm GGL4<P7  
 占空比：31.6% t7+
Ic  
 Ex透过率：43.1%
l}-`E@w  
 偏振度：50.0 =
bg&CZVT  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 ?_j6})2zY  
z*~PYAt  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 0#{]!>R  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 o3=S<|V  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 n@,eZ!  
;AB,:*  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 =yh
fL2`aw  
V>uW|6  
NE%yv,B  
 初始参数： K}/`YDu  
 光栅高度：80nm lnSE+YJ>  
 占空比：40% .'mC3E+$  
 参数范围： `&[:!U2]F  
 光栅高度：50nm—150nm Z*aU2Kr`;  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) C^=gZ 6m  
 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% <\>ak7m  
|b~g^4  
 优化结果： rkc%S5we  
 光栅高度：101.8nm ?!j/wV_H  
 占空比：20.9% uWtS83i  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） V+~{a:8[pq  
 偏振对比度：50.0 e.ym7L]$O  
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。 bK;aV&  
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. h'  
12. 结论 K}3"K
C  
[Q_|6Di  
 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) EjE`S_i=  
 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 .LcE^y[V
 
(如Downhill-Simplex-algorithm) 4m!3P"$  
 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。 H08YMP>dc