[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） @(
l^]9(V\  
O7u(}$D L  
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;u e
 
#w;v0&p
 
1. 线栅偏振片的原理 XoXM^*Vk  
z_g~  
2. 建模任务 6.FY0.i  

6~OoFm5  
g6nkZyw  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 p$SX  
 偏振元件的重要特性： X#d~zk[r2  
 偏振对比度 5&xB6|k  
 透射率 |yvQ[U~PQ  
 效率一致性 >PB4L_1  
 线格结构的应用(金属) ?xK8#  
P<oehw'>  
3. 建模任务： #1J &7F1  
>82@Q^O  
4. 建模任务：仿真参数 KjV:|  
|].pDwgt  
偏振片#1: ^*S ,xP  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 6Vww;1J  
 高透过率(最大化) u,F nAh?"  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) >d~WH@o`G  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) ]&?Y~"{cD  
偏振片#2: ^F>cp ,x  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 /`9sPR6e  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 NIh:DbE  
 光栅周期：100nm jNu9
KlN  
 光栅材料：钨 )@N2  
r$5i Wu  
5. 偏振片特性 Y_}mYvJW  
U93}-){m  
 偏振对比度：(要求至少50:1) _4TH4~cY  
ktI/3Mb@  
Xf0M:\w=M  
- *F(7$  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) YNYx>Ue  
! N|0x
`  
4!$s}V=
6  
`{,Dy!rL  
6. 二维光栅结构的建模 XXbqQhf  

ilK-?@u+  
cQG +$0(  
 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。 1[kMOp  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 O#&c6MDB:  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 CxGx8*
<X  
HfcL%b%G8  
b:=TB0Fx?n  
Zkx[[gzL  
7. 偏振敏感光栅的分析 u7bLZU 0  

rX*H)3F  
 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。 TqNadHQ  
 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) 0_k'.5l%  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 =PUt&`1.a  
8. 利用参数优化器进行优化 ay1YOfa*  

Mb"J@5P[4  

}YjX3|8zL=  
 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。 Sa\!*e_sN  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。  XEC(P  
 在该案例种，提出两个不同的目标： ;`l'2 z@N  
 #1:最佳的优化函数@193nm VmCW6 G#M  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 IC6gU$e  
t^`O{m<  
9. 优化@193nm iP@ZM=&wz  
|UP `B|  
 初始参数： |_}2f  
 光栅高度：80nm Kh(ZU^{n  
 占空比：40% D,;\o7V  
 参数范围： !E,A7s  
 光栅高度：50nm—150nm o8zy^zN$6  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 'D6T8B4  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 9m|
kgY# 4  
\I["2C]3M  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 Qd=^S^}(  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 6}4'E  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 J
o$G,Q  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 \=+b}mKV m  
}K1JU`Lz  
10. 优化@193nm结果 3= DNb+D!  
9Rn? :B~W:  
 优化结果： AgOp.~*Z~V  
 光栅高度：124.2nm v$(lZa1  
 占空比：31.6% \ {qI4=  
 Ex透过率：43.1% u\LiSGePN  
 偏振度：50.0 90|7ArM_[  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 @o#!EfZyE  
SfJA(v@E  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 zrR`ecC(b  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 ?q(\=;Y  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 smdZxFl  
%7#-%{  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 0VckocF  
h@:TpE+N  
X/
z6"*(|/  
 初始参数： TpmwD{c[\  
 光栅高度：80nm CPVjmRUF|  
 占空比：40% P~s$EJL*  
 参数范围：  %ObLWH'  
 光栅高度：50nm—150nm 9R;/*$  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) *<E]E?  
 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% 6'kS_Zu{<  
{GKy'/[  
 优化结果： nB%;S  
 光栅高度：101.8nm 1QcT$8HA  
 占空比：20.9% K=C!b?  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） eh4gQ^l  
 偏振对比度：50.0 ,ldI2]  
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。 !(n4|Wd  
5Xl/L  
12. 结论 %1.]c6U  
}tH[[4t
w,  
 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) ZDD..j  
 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  vj51 g@  
(如Downhill-Simplex-algorithm) J4"mK1N(  
 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。 JJltPGT~Oa