[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） s0}OsHAj  
uF xrv  
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。 *z2G(Uac  
E0;KTcZi  
1. 线栅偏振片的原理 #6XN_<  
h$#QRH  
2. 建模任务 LX%K*nlj  

=B}a +0u!  
;Up'+[Vj'C  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 9y BENvq  
 偏振元件的重要特性： #Y*?
kTF  
 偏振对比度 }gk37_}X\I  
 透射率  xc%\%8C}  
 效率一致性 w\ hl2JTy  
 线格结构的应用(金属) rJ LlDKP-(  
d(.e%[`  
3. 建模任务： $T\W'WR>  
OnNWci|7  
4. 建模任务：仿真参数 -WDU~VSU  
_ >)+ u  
偏振片#1: (=v :@\r  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 p0 @,-  
 高透过率(最大化) l+6y$2QR  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) 4)L(41h  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) r(ej=aR  
偏振片#2: ~F?vf@k  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 pwg$% lv  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 nz72w_  
 光栅周期：100nm #;9I3,@/Y  
 光栅材料：钨 uSZCJ#'G  
p2]@yE7w  
5. 偏振片特性  U 6((  
VR86ok  
 偏振对比度：(要求至少50:1) #
6<  X  
N=1zhI:VaQ  
4uQ\JD(*Eu  
0GUm~zi1  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) r)ni;aP  
_zAHN0
d  
MAhJ>qe8 p  
F`/-Q>Q  
6. 二维光栅结构的建模 $XBn:0U  

cE{hy7cH  
Y ^s_v_s  
 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。 ^/nj2"  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 81m3j`b  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 G?:{9. (  
pkW }\r  
D?+\"lI  
Bw;gl^:UG  
7. 偏振敏感光栅的分析 l;*/F`>
c  

 =fJDFg  
 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。 P$YY4|`  
 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`7kZ]=n  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 RJpH1XQ j  
8. 利用参数优化器进行优化 G`n|fuv  

/z<7gd~oU  

nkI+"$Rz0  
 利用VirtualLab参数优化器可根据给定的评价函数轻松地对结构参数进行优化。 p~Tp=d)/  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 kF%EJuu  
 在该案例种，提出两个不同的目标： Gv ';  
 #1:最佳的优化函数@193nm 6`KR  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 UL9
]LEGG  
Rm@#GP`  
9. 优化@193nm [v@3|@  
]><K8N3Z  
 初始参数： N>R\,n|I  
 光栅高度：80nm k|C~q
e3E  
 占空比：40% Xk9mJ]31LC  
 参数范围： fQW1&lFT  
 光栅高度：50nm—150nm F$L2bgQR?'  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) " ^v/Y  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 $|kq{@<  
#Hn<4g"AjM  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 i-.]on
R  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 TLcev*  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 \,UpFuU\  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 <z'Pj7c[  
Vd+qi~kA  
10. 优化@193nm结果 ;jgk53lo  
4>x$I9^Y!  
 优化结果： =`MxgK +  
 光栅高度：124.2nm JfOBZQ  
 占空比：31.6% :Dt]sE_d  
 Ex透过率：43.1% YC!IIE_  
 偏振度：50.0 Mh=yIx</  
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。 CP]nk0  
yH=Hrz:<eM  
 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。 PO*;V<^  
 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。 CF,-l B  
 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。 8v<8
02  
(DLk+N4UHA  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 JXx[e  
g~7x+cu0  
<?2g\+{s9  
 初始参数： OO?;??  
 光栅高度：80nm ?l><?i  
 占空比：40% !W\za0p  
 参数范围： 539fB,  
 光栅高度：50nm—150nm <<FBT`Y[  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) Y>J$OA:  
 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% <)qJI'u|  
>
z'T"R/  
 优化结果： N9dx^+\  
 光栅高度：101.8nm  JT,[;  
 占空比：20.9% qjm6\ii:)  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） \ u*R6z  
 偏振对比度：50.0 whW%c8  
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。 #+"1">l  
+L\Dh.Ir  
12. 结论 Qi=pP/Y  
i5*BZv>e  
 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) ~D0e\Q(A  
 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  *Cj<Vy  
(如Downhill-Simplex-algorithm) ykS-5E`  
 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。 h@2YQgw`