[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） I?<5 %  
mwU|Hh)N]  
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。 ~\B1\ G  
%#kml{I   
1. 线栅偏振片的原理 xF.n=z  
F6^Xi"R[  
2. 建模任务 .K%1{`.|  

%xv }  
^Y[.-MJt+  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 oMey^]!  
 偏振元件的重要特性： HG kL6o=  
 偏振对比度 U?]}K S;6  
 透射率 1X.E:  
 效率一致性 hq+j8w}<-  
 线格结构的应用(金属) .S4c<pMap  
PggjuPPh  
3. 建模任务： \zOo[/-<  
b{4@~>i  
4. 建模任务：仿真参数 m ioNMDG  
2aj9:S  
偏振片#1: w1>uD]  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 Dfz3\|LJ  
 高透过率(最大化) \MhSIlM#  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) .l1uqCuB  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) iR(=<>  
偏振片#2: m^?a/  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 l5
; SY  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 tE=;V) %we  
 光栅周期：100nm e"g=A=S  
 光栅材料：钨 PqUjBP\  
Uphme8SX  
5. 偏振片特性 aUZh_<@  
=emcs%  
 偏振对比度：(要求至少50:1) K9G1>*  

^W8kt  
LeP;HP|  
ZRCm
'p3  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) o,(]w kF  
<?8aM7W7  
#M/^n0E  
RV@'$`Q  
6. 二维光栅结构的建模 D_s0)|j$cy  

zvEofK  
{~*^jS']5  
 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。 'aV/\a:*  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 2?c##Izn  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 Hs6?4cgj  
c2E*A+V#u  
&AUtUp kOo  
'DeI]IeP  
7. 偏振敏感光栅的分析 3aX/)v.:4  

Z.QgL=  
 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。 2oBT _o%/J  
 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) Z(h.)$yH*=  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 qp##>c31X  
8. 利用参数优化器进行优化 b@s6jNhVO^  

L|hoA9/]  

(8Ptuh6\\2  
 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。
.m gm1zz  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 `xXpP"*o}  
 在该案例种，提出两个不同的目标： VvFMpPi  
 #1:最佳的优化函数@193nm > a?K![R  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 R"2wop  
4-r5C5o,W  
9. 优化@193nm +`RQ^9  
7$zeRYD+  
 初始参数： xCTPsw]s  
 光栅高度：80nm [C-4*qOaa2  
 占空比：40% fFe{oR   
 参数范围： )hy(0 D  
 光栅高度：50nm—150nm _GbwyfA n#  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) u5Tu~  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 ATG;*nIP  
zBjtPtiiI8  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 :5W8S6[o  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 t@vVE{`  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 G(;hJ'LT  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 `qs[a}%'>"  
iwVsq_[]L  
10. 优化@193nm结果 ABaK60.O[O  
"h`oT4j5q  
 优化结果： Abc%V
RsT  
 光栅高度：124.2nm @,^c?v  
 占空比：31.6% (~IoRhp^  
 Ex透过率：43.1% 23p1Lb9P  
 偏振度：50.0 k[Ue}L|  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 pf8M0,AY  
Z<IN>:l  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 ,j!%,!n o  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 U_KCN09  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 |MMaaW^"  
Fm#`}K_  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 w
rhGZ=k{  
H.)Y*zK0.  
M 8NWQ^Y  
 初始参数： F%ffnEJg  
 光栅高度：80nm ]8+ D  
 占空比：40% UP .4#1I  
 参数范围： v$)ZoM6E  
 光栅高度：50nm—150nm ]tx/t^&/\u  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) E=# O|[=  
 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% vq` M]1]FO  
Y/<`C  
 优化结果： >[0t@Tu,D  
 光栅高度：101.8nm ^JMO POm  
 占空比：20.9% wLa8&E[  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） }h+{>{2j  
 偏振对比度：50.0 q@&6&cd  
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。 Dq[Z0"8  
1smKU9B2)  
12. 结论 ?1.WF}X'  
q}|_]R_y  
 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) 5ktFL<^5T  
 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 !O 0{ .k  
(如Downhill-Simplex-algorithm) 9)*218.  
 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。 )#l&BV5