[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） 5>XrNc91  
u#+p6%?k  
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。 >PsP y.  
[n`SXBi+n  
1. 线栅偏振片的原理 5 i1T?  
)$#r6fQO  
2. 建模任务 IH$R
XGL  

/nK)esB1L  
a.|4`*1[;  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 ]~,V(K  
 偏振元件的重要特性： 5-277?  
 偏振对比度 `0r=ND5.  
 透射率 C +-<  
 效率一致性 hIj[#M&6  
 线格结构的应用(金属) +s6wF{  
'~-Lxvf'  
3. 建模任务： iL-I#"qT,  
$jYwV0  
4. 建模任务：仿真参数 kRs24=  
26fm}QV  
偏振片#1: !b O8apn  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 ]Q\Ogfjp  
 高透过率(最大化) 4>4*4!KR}  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) 8s4y7%,|  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) lN,8(n?g  
偏振片#2: 9o.WJ  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 +$)C KC  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 nL}bCX{  
 光栅周期：100nm \C3ir&  
 光栅材料：钨 {IeW~S'&  
)x
.}B4z  
5. 偏振片特性 w;.'>ORC  
p{j }%)6n  
 偏振对比度：(要求至少50:1) \TG!M]D:  
%Fc,$ =  
U[zY0B  
R v9?<]  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) khl(9R4a  
|Xblz1>DF  
r}i<c
yL  
>4a@rT/  
6. 二维光栅结构的建模 \s2hep  

D4yJ:ATO&  
[y y D-  
 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。 TB] %?L:  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 JMu|$"o&{  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 Q? a&q0f  
B$k<F8!%  
P>=~\v nN#  
Y[gj2vNe4g  
7. 偏振敏感光栅的分析 7?K?-Oj  

lgZ3=h  
 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。 V *=To  
 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) uROt h_/  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 cA"',N8!5  
8. 利用参数优化器进行优化 Nt#zr]Fz  

: j&M&+  

QP|Ou*Qm)  
 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。 wKhuUZj{  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 OiX>^_iDt  
 在该案例种，提出两个不同的目标： #Nxk3He]8  
 #1:最佳的优化函数@193nm [7?K9r\#  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 BQv+9(:fQB  
S\GC^ FK  
9. 优化@193nm 5O&6 (Gaf  
* B,D#;6  
 初始参数： ]{
Vq;  
 光栅高度：80nm 4VPL -":6  
 占空比：40% @L^2VVWk^  
 参数范围： \pZ,gF;y  
 光栅高度：50nm—150nm l?~SH[V  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) cTmo
z.0  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 s bd;Kn  
-UkP{x)S  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 7/NXb  
 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。 aksyr$d0V<  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 y]9 3z!#Z  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 [AQ6ads
)  
l2>G +t(,  
10. 优化@193nm结果 e0"R7a  
bC?uyo"  
 优化结果： _*6nTSL  
 光栅高度：124.2nm h@FDP#H  
 占空比：31.6% }pj>B
K>  
 Ex透过率：43.1% Z}.N4 /  
 偏振度：50.0 *. l,_68  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 DDn@M|*$  
a ^<W ?Z  
 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。 oC>e'_6_b  
 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。 y%k\=:m  
 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。 ~WU _u,:  
*PE1)bF  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 33|>u+  
KgX~PP>  
M~w =ZJ@  
 初始参数： ji<b#YO4  
 光栅高度：80nm z`((l#(  
 占空比：40% t>f<4~%MJ  
 参数范围： <Bb$d@c  
 光栅高度：50nm—150nm G!k&'{2  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) :y%%Vx~  
 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% @Z~lM5n$8  
D4<nS<8  
 优化结果： jZS6f*$  
 光栅高度：101.8nm ! lgsV..R  
 占空比：20.9% <~t38|Ff@  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） Oga0CR_  
 偏振对比度：50.0 oL>m}T  
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。 y7dnXO!g9-  
ibex:W^  
12. 结论 6ND,4'6  
s/UIo^m  
 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) bKj#HHy\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 L=3^A'|  
(如Downhill-Simplex-algorithm) sXOGIv  
 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。 q.FgX