[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） ;}p  
$<[79al#  
该应用案例说明了两个不同紫外光谱偏振片的参数优化，紫外偏振片具有亚波长线栅结构。两个系统具有不同的功能，如193nm工作波长和以及在期望光谱范围内效率的一致性。 ]T) 'Hb  
@IZnFHN  
1. 线栅偏振片的原理 bpa?C  
.*Qx\,  
2. 建模任务  e]$s t?  

tfWS)y7  
:[d9tm  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 bW+:C5'  
 偏振元件的重要特性： %!#azI  
 偏振对比度 a?oI>8*  
 透射率 )=(kBWM  
 效率一致性 uhq8  
 线格结构的应用(金属) w&.aQGR#  
7a}k  
3. 建模任务： F((4U"   
x.4m|f0;  
4. 建模任务：仿真参数 y8xE 6i  
cm+P]8o%{  
偏振片#1: \z)%$#I  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 K:WDl;8(d  
 高透过率(最大化) `@yp+8  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) N6TH}~62}  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) :rP=t ,  
偏振片#2: \GU<43J2uo  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 f%8C!W]Dm  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 $<OD31T  
 光栅周期：100nm o{[qZc_%  
 光栅材料：钨 l%=;  
]I6 J7A[  
5. 偏振片特性 |1Z)E+q*:  
@PIp*[7oC  
 偏振对比度：(要求至少50:1) NX&_p!_V  
{2gwk8  
dgP3@`YS  
@E8+C8'  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) :Iz8aQ  
 _','
9|  
*OQ2ucC8j  
JsS-n'gF'  
6. 二维光栅结构的建模 f,Ghb~y  

CU~PT.  
4{Z)8;QX  
 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。 o;RI*I  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 Y\hBd$lQ~  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 DIUjn;>k8  
;O#>Y  
rW#T vUn  
f<6lf7qzC  
7. 偏振敏感光栅的分析 M'l ;:  

#|``ca54B  
 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。 o<!?7g{  
 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) .o}v#W+st  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 @[v~y"tE}  
8. 利用参数优化器进行优化 {Hk}Kow  

W(/h Vt  

]]Ufa
s9  
 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。 &Hnz8Or!  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 (uidNq
 
 在该案例种，提出两个不同的目标： HtYwEjI  
 #1:最佳的优化函数@193nm wUM0M?_p[  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 a-J.B.A$Z/  
k==h|\|  
9. 优化@193nm ?Ss!e$jf  
\lNN Msd&  
 初始参数： Jfl!#UAD|n  
 光栅高度：80nm K"@M,8hb  
 占空比：40% '}#9)}x!  
 参数范围： 3irl (;v  
 光栅高度：50nm—150nm 9(<@O%YU  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) /2VJX@h  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 2I{"XB  
W=4F
Fl[  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 @9|hMo  
 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。 T&7qC=E#5  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 E&:,oG2M  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 o3}3p]S\  
% %UE+u@J  
10. 优化@193nm结果 q-d:TMkc  
(&x['IR  
 优化结果： "tpSg  
 光栅高度：124.2nm ht}wEvv  
 占空比：31.6% ?!/kZM_ts  
 Ex透过率：43.1% B4 }bVjs  
 偏振度：50.0 IV)
j1  
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。 {H'Y
`+  
sdmT  
 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。 7"D.L-H  
 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。 cj5+NM"  
 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。 ;i+#fQO7Q  
|#N&akC  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 9(wK@  
x]ot 2  
;i:d+!3XwC  
 初始参数： ;t`&n['N>  
 光栅高度：80nm 9=2$8JN=(l  
 占空比：40%
IIx#
2r  
 参数范围： Uf+%W;}  
 光栅高度：50nm—150nm NQ2E  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) H} g{Cr"Ex  
 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% )w%!{hn  
7Hu3>4<  
 优化结果：
|P}y,pNQ  
 光栅高度：101.8nm k"w"hg&e  
 占空比：20.9% 3=ymm^  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） Owk|@6!  
 偏振对比度：50.0 jW@
Uo=I[  
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。 0:d_Yv,D  
4+ Z]3oIRE  
12. 结论 @f_+=}|dc  
/&94 eC  
 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) 6)Lk-D  
 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  ;4~hB  
(如Downhill-Simplex-algorithm) 1|wL\I  
 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。 6!FQzFCZq