[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） FO!]P  
\=uKHNP?#  
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。 7]9 a<  
<1FC%f/  
1. 线栅偏振片的原理 y9_K, g  
CACTE  
2. 建模任务 %%NlTE8*  

BlXB7q,  
hJDi7P  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 x*?x=^I{  
 偏振元件的重要特性： an|x$e7|?  
 偏振对比度 }*lUah,@  
 透射率 NXNY"r7~  
 效率一致性 FP;Ccl"s  
 线格结构的应用(金属) AT9q3  
x
/;buW-  
3. 建模任务： 31rx-D8o  
um4yF*3b9  
4. 建模任务：仿真参数 2'_:S@  
bty/  
偏振片#1: } w 5l  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 O+?<h{"  
 高透过率(最大化) x9;gT&@H  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) 7Garnd b  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) `t_W2y
  
偏振片#2: .2>p3|F  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 |P -8HlOr  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 J(c{y]`J  
 光栅周期：100nm @1DX  
 光栅材料：钨 9[m6Li  
7N:Y?Hi\  
5. 偏振片特性 q)Fq i  
dl~%MWAVb  
 偏振对比度：(要求至少50:1) zgs(Dt;  
 ))&;}2{  
Hm$=h>rY9[  
A
j2OkD  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) Xlb0/T<g!  
q|Qk2M  
N5i+3&  
$OP7l>KZY  
6. 二维光栅结构的建模 \T<$9aNb  

agjv{  
EI:w aIr  
 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。 l2l(_$@3  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 O2BW6Wc  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 -5T=:2M  
2Z3('?\z~  
G}FIjBE  
rk7QZVE  
7. 偏振敏感光栅的分析 *cC_j*1@  

0#ClWynjRO  
 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。 yQ^($#Yk  
 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) e46/{4F,  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 *,Za6.=  
8. 利用参数优化器进行优化 ik!..9aB  

L+'Fs  

f|R"uW +  
 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。 >lBD<;T  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 fH)YFn/  
 在该案例种，提出两个不同的目标： 3bDQk :L  
 #1:最佳的优化函数@193nm :PtF+{N>  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 7{I h_.#  
xia|+  
9. 优化@193nm cIp D~0\  
h}]fnA  
 初始参数： Ay !G1;  
 光栅高度：80nm de>v  
 占空比：40% (s{RnD  
 参数范围： 6%fKuMpK(  
 光栅高度：50nm—150nm [-)r5Dsdq  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 1.gG^$Jd  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 Q4*fc^?u  
1!.(4gV  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 Le*.*\  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 59#lU~K
v  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 'w14sr%  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 @"o@}9=d  
x3u4v~ "-  
10. 优化@193nm结果 '&sE=.  
E=cwq"  
 优化结果： hAm`NJMSO  
 光栅高度：124.2nm 1ylk4@`  
 占空比：31.6% ;L,mBQB?0b  
 Ex透过率：43.1% IXb}AxBf  
 偏振度：50.0 @fa@s-wb  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 (I@rLvZr{  
tqy@iEz+  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 in(U:04  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 EZYBeqv  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 '(dz"PL
.  
TARXx>  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 ?X5]i#j[  
CEC nq3  
\tRG1&{$%  
 初始参数： sF7^qrVQP9  
 光栅高度：80nm sg8/#_S1i  
 占空比：40% UK{irU|\  
 参数范围： vAX|hwn;  
 光栅高度：50nm—150nm 3mSXWl^?  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) $z$u{  
 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% r@{~ 5&L  
YhRWz=l  
 优化结果： 5BR2?hO4  
 光栅高度：101.8nm J-ePE7i  
 占空比：20.9% k2xHH$+{#=  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） jM&r{^(  
 偏振对比度：50.0 2>\v*adG  
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。 dVQ-
k  
gZEi]/8_  
12. 结论 !bC+TYsU  
kvh&d|  
 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) $46{<4.  
 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 1RKW2RCaW_  
(如Downhill-Simplex-algorithm) TyKWy0x-3  
 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。 )I\=BPo|B