[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） <4%PT2R  
+g%
Ah  
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。 R?}<CjI  
]%[.>mR  
1. 线栅偏振片的原理 (w?W
=guHu  
a@N 1"O  
2. 建模任务 |L~RC  

eI+p  
v.Xmrry  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 cTLW}4m%g  
 偏振元件的重要特性： :{~TG]4M  
 偏振对比度 /y-8dgv0a  
 透射率 w s7LDY&(  
 效率一致性 jWh}cM=  
 线格结构的应用(金属) d2*uY.,  
0-8'.C1v  
3. 建模任务： E*8).'S%k  
VevDW }4q*  
4. 建模任务：仿真参数 Pi=B\=gs  
Z)G@ahOQ  
偏振片#1: =5#sB*  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 <Y^)/ s  
 高透过率(最大化) @T~~aQFk  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) }?[a>.]u  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) YBQ{/"v%|
 
偏振片#2: lNB<_SO  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 |%fM*F^7/  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 DTCOhUIV  
 光栅周期：100nm <[tU.nh  
 光栅材料：钨 9^^:Y3j  
hmJa1fw=  
5. 偏振片特性 9l}G{u9a  
%Q|Hvjk=E  
 偏振对比度：(要求至少50:1) [u7i)fn5?  
{GS$7n  
$J]o\~Z J  
Cm#[$T@C  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) >:f&@vwm  
|:5[`  
HI{IC!6  
@fI2ZWN|  
6. 二维光栅结构的建模 VZr AZV^c  

P30|TU+B  
zN,2 (v"  
 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。 8o!LgT5  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 =X=m_\=~@  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 7SjWofv  
zl@hg<n  
>+2gAO!  
iU?xw@WR  
7. 偏振敏感光栅的分析 oPR?Ar  

YUQKy2  
 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。 N6%M+R/Q  
 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) td(4Fw||1y  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 ~3qt<"  
8. 利用参数优化器进行优化 #>O>=#Q  

i3o;G"IcD  

vXeI)vFK  
 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。 +cC$4t0$^A  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 9M1UkS$`@  
 在该案例种，提出两个不同的目标： ,2lH*=m;  
 #1:最佳的优化函数@193nm obSLy Ed  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 6}GcMhU<r  
)cYbE1=u8>  
9. 优化@193nm /%i:(Ny  
yPVK>em5  
 初始参数：  4,?ZNyl  
 光栅高度：80nm lIgA
c!q(  
 占空比：40% _BBs{47{E  
 参数范围： >m8~Fs0  
 光栅高度：50nm—150nm {Zrf>ST  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 8d8GYTl b)  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 R![4|
FR  
)G@/E^ySM  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 Vv3:x1S  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 d^^EfWU  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 R6-Z]Hu  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 Q7XlFjzcm  
]$i~;f 8I  
10. 优化@193nm结果 _A,mY6*  
btWvoKO*  
 优化结果： s!WI:E7  
 光栅高度：124.2nm esK0H<]  
 占空比：31.6% B%/N{i*Z  
 Ex透过率：43.1% H:.l:PJ  
 偏振度：50.0 .0iHI3i^  
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。 GKa_
6X_  
6'qu[~}Q  
 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。 2*}qQ0J  
 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。 >PoVK{&y  
 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。 RzN9pAe  
K#4Toc#=V  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 d2(3 ,  
6tv-PgZ  
*{s 3.=P.  
 初始参数： IJv+si:k  
 光栅高度：80nm <}bF49z  
 占空比：40% KIYs[0*k  
 参数范围： sH /08Z  
 光栅高度：50nm—150nm iBaz1pDc  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) QV9z81[  
 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% _Sn45h@"  
\2VYDBi?|  
 优化结果： z 3N'Xk  
 光栅高度：101.8nm ZOY zCc(d  
 占空比：20.9% zt/N)5\V  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） x5 ?>y{6D  
 偏振对比度：50.0 D=: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。 vbSycZ2M7  
Pj{Y  
12. 结论 Rxk0^d:sNi  
?
<6yKxn  
 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) BSHtoD@e7  
 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 H/N4tWk"  
(如Downhill-Simplex-algorithm) go B'C  
 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。 0*XCAnJ^_