[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） *J8j_-i,R  
rA8neO)  
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。
q'3=  
m{_\@'q  
1. 线栅偏振片的原理 x~j
%  
$62ospR^Y  
2. 建模任务 S=krF yFw  

L;fhJ~r  
6;I&{9  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 +To{Tm-  
 偏振元件的重要特性： kIrME:  
 偏振对比度 m,Q<4'  
 透射率 R7Zx
S  
 效率一致性 t \DS}3pv  
 线格结构的应用(金属) 2Ev~[Hb.  
{{SQL)yJ  
3. 建模任务： yew9bn0a=  
d@7 ]=P:  
4. 建模任务：仿真参数 V_Wv(G0-\  
Sw%=/g  
偏振片#1: f/*Xw{s#  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 >Ah [uM  
 高透过率(最大化) C[& \Xq  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) !j%v
Ue;t  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) -?2ThvT  
偏振片#2: {]Nvq9?  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 >e=tem~/
 
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 6n  
 光栅周期：100nm P3on4c  
 光栅材料：钨 eMPi ho  

rVt6tx  
5. 偏振片特性 'F5&f9A  
2e/ JFhA  
 偏振对比度：(要求至少50:1) c[3sg  
,Tvk&<!0  
$ze%!C  
dF5EIPl;J  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) qg'RD]a>R  
jC@$
D*"J  

p#qQGJe  
(O\5gAx  
6. 二维光栅结构的建模 DNLqipUw  

2?z3s|+[  
x: `oqbd  
 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。 9=ns.r  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 C6M|A3^T  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 g.SFl  
R',Q)<  
Owo2DsT t  
Q\<C9%a  
7. 偏振敏感光栅的分析 q$(aMO&J  

DJS0;!# |O  
 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。 $!G7u<`na  
 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) l"f.eo0@7  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 ^QpP'  
8. 利用参数优化器进行优化 1}Tbp_  

vCb3Ra~L`  

B~D{p t3y  
 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。 E2Q;1Re@  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 K#%L6=t$<  
 在该案例种，提出两个不同的目标： =$X5O&E3'  
 #1:最佳的优化函数@193nm p3&/F=T;)  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 V\W?@V9g-  
~-.}]N+([  
9. 优化@193nm dPc*!xrq  
f<=<:+  
 初始参数： Xx~OZ^t&Vn  
 光栅高度：80nm n!2"pRIi  
 占空比：40% 07[A&B!  
 参数范围： 4c_TrNwP  
 光栅高度：50nm—150nm g j8rrd|  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) W-qec  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 IlVz 5#R  
zflq|dW  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 {pH{SRM)B  
 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。 (0/,R  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 @%d g0F}h  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 ",!#7h  
?3D|{  
10. 优化@193nm结果  0w>V![  
NoTEbFrV  
 优化结果： cY8XA6  
 光栅高度：124.2nm ea kj>7\s  
 占空比：31.6% 9utiev~
3  
 Ex透过率：43.1% Cc/h|4  
 偏振度：50.0 /{>$E>N;  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。
29("gB  
VG0Ty;bV  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 Uy2NZ%rnt  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 *1"xvle  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 4y\qJw)~U  
Px{Cvc  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 YT'G#U1x~  
/j/,@,lw7z  
,V1/(|[h  
 初始参数： ZUePHI-dP  
 光栅高度：80nm  J@sH(S  
 占空比：40% K&Ner(/X`6  
 参数范围： 'w3BSaJi  
 光栅高度：50nm—150nm @ol=gBU  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) '#RzX8|v<  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% PP)iw@9j  
w^OV;gp  
 优化结果： %IrR+f+H  
 光栅高度：101.8nm QZ?#ixvJ  
 占空比：20.9% wNo2$>*  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） l r80RL'_  
 偏振对比度：50.0 701a%Jq_2  
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。 2-!OflkoM0  
OAJGwm  
12. 结论 mN^w?R41m  
p7et>;WRx  
 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) 0U|t@&q  
 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 1(%9)).K  
(如Downhill-Simplex-algorithm) ?YE'J~0A6  
 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。
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