[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） 
NJ.rv  
7k.d|<mRv  
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。 fLLnf].O  
M?QQr~a  
1. 线栅偏振片的原理 CX
1L(Y[  
F">Nrj-b
s  
2. 建模任务 (N)r#"FV  

xhw8#
 
38Bnf  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 VFQq`!*i  
 偏振元件的重要特性： p7%0hLW  
 偏振对比度 6 Xzk;p  
 透射率 Gw{Gt]liq  
 效率一致性 %@M00~-  
 线格结构的应用(金属) n$XMsl.>  
Bl>_&A)  
3. 建模任务： %i;r]z-  
>xhd[  
4. 建模任务：仿真参数 67Af} >Q  
W;xW: -  
偏振片#1: O|A~dj`  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 s:-8 Z\,  
 高透过率(最大化) ]#vvlM>/  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) w`H.ey  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) o[5=S,'  
偏振片#2: {hkM*:U  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 u5[1Z|O  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 S3%.-)ib  
 光栅周期：100nm pko!{,c  
 光栅材料：钨 X ,V= od>  
@d8&3@{R^  
5. 偏振片特性 *7:u-}c!  
4~]8N@Bii  
 偏振对比度：(要求至少50:1) w7=D6`  
|TQedC  

,kGw;8X  
<>&e/  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) CSd9\V  
C,sD?PcSi+  
a}[=_vb}K  
/-G qG)PX  
6. 二维光栅结构的建模 G#9o?  

`? 9]'  
nzQYn   
 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。 r{Qs9  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 W<cW;mO  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 ~PU1vbv9T  
$ ufSNx(F  
_{2Fx[m%  
L.I}-n  
7. 偏振敏感光栅的分析 <{-(\>f!9  

$v?
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6:  
 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。
R:pBbA7E  
 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) 6N)< o ;U  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 %>I?'y^  
8. 利用参数优化器进行优化 $BR=IYby  

V1CSXY\2  

_!$Up  
 利用VirtualLab参数优化器可根据给定的评价函数轻松地对结构参数进行优化。 !~w6"%2+7  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 MQbNWUi  
 在该案例种，提出两个不同的目标： Pi"tQyw39$  
 #1:最佳的优化函数@193nm #(26t _a  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 Up!ZCZ$RC  
:#Ex3H7  
9. 优化@193nm vP87{J*DE1  
+s*l#'Q  
 初始参数： =?`y(k4a  
 光栅高度：80nm c9ov;Bw6S  
 占空比：40% 5u u2 _B_L  
 参数范围： yG4LQE  
 光栅高度：50nm—150nm !e#I4,fn  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) YjIED,eRv  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 &)"7am(S`  
_]?Dt%MkD  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 "[".3V  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 Fy(nu-W  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 [-:<z?(n4  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 ^*?B)D=,  
3q.[-.q  
10. 优化@193nm结果 Fgc:6<MGM  
\$~oH3m&  
 优化结果： S'%cf7Z  
 光栅高度：124.2nm eB/hyC1  
 占空比：31.6% (&Tb,H)=  
 Ex透过率：43.1% HA3SQ  
 偏振度：50.0 ad3z]dUZ9  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 .'NO~  
l~Wk07r3  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 bh;b` 5  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 !EmR(x  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 sKB-7  
5(MZ%-~l  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 SU#P.y18%  
?C>VB+X}y  
FOU
s= E[  
 初始参数： I}G}+0geV  
 光栅高度：80nm &"j).Ogm
4  
 占空比：40% Uc4L|:  
 参数范围： J!K/7uS  
 光栅高度：50nm—150nm l]klV+9t  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 4k&O-70y4^  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% d`],l\oC  
v YmtpKNj%  
 优化结果： m|cWX"#g  
 光栅高度：101.8nm .jGsO0  
 占空比：20.9% hZ\W ?r  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） L};;o+5uJD  
 偏振对比度：50.0 U37?P7i's  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求，尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 ao";5m  
]R0A{+]n  
12. 结论
v`ZusHJ1d  
|`t!aG8  
 应用的偏振分析器可以评价偏振光栅与波长和角度的关系。(同样适用于极紫外光谱范围) W!4V:(T  
 VirtualLab参数优化工具箱提供了不同的优化方式，用以改善提高光学元件的性能 Mb2 L32  
(如Downhill-Simplex-algorithm) a^}P_hg}-  
 通过选择合适的评价函数(包括参数权重)可使优化更加合理化，并满足独立的要求。 }vxH)U6$q