[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） rQk<90Ar  
O/,aJCe  
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。 e91aK  
PRr2F-!P  
1. 线栅偏振片的原理 (0j}-iaQEZ  
vu|
n<  
2. 建模任务 ?,p;O  

K#E
vFs`s;  
9 TvV=  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 ]+(6,ct&.  
 偏振元件的重要特性： aEM%R<e  
 偏振对比度 1KMLG=  
 透射率 uZc`jNc\  
 效率一致性 .P;*Dws  
 线格结构的应用(金属) v 0 }
@  
hn^<;av=  
3. 建模任务： iTFdN}
U  
%70~M_  
4. 建模任务：仿真参数 H$@`,{M629  
"l*Pd$sr  
偏振片#1: Anscr  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 B-.gI4xa  
 高透过率(最大化) 4#ug]X4Y')  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) n1~o1  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) 3 DDML,  
偏振片#2: l;JA8o\x  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 x$IX5:E#e  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 d{XO/YQw  
 光栅周期：100nm "5-^l.CKH  
 光栅材料：钨 &QDW9 Mi  
Z3{>yYR+  
5. 偏振片特性 3{ LP?w:@  
WOQP$D9  
 偏振对比度：(要求至少50:1) *RXbc~ H  
LJ*q1 ;<E  
JQV%fTHS  
vW
Rju*Z&  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) IIg^FZ*]_  
O$IEn/%+  
l%?T2Fm3>  
OlAs'TE^  
6. 二维光栅结构的建模 ,=
tD8@a<  

?**+e%$$  
"ul {d(K3  
 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。 2ggdWg7
z  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 IqC]!H0  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 %F!1  

U4gF(Q  
odPL{XFj  
Fb^:V4<T  
7. 偏振敏感光栅的分析 V>ieh2G(  

!OBEM1~ 1  
 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。 Ys@}3\Mc  
 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) 30XR 82P/  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 wW#}:59}  
8. 利用参数优化器进行优化 )^4\,
u\@  

p$
h4u_  

XLAN Np%E  
 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\$\ 09  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 !OA]s%u  
 在该案例种，提出两个不同的目标： T-5nB>)  
 #1:最佳的优化函数@193nm 4zJtOK?r"  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 "kMguK}c  
W0epAGrB  
9. 优化@193nm 3E>frR\!I  
3 |hHR  
 初始参数： dZi(&s  
 光栅高度：80nm c3:,Ab|  
 占空比：40% :lB=Lr)  
 参数范围： }RHn)}+  
 光栅高度：50nm—150nm (xVsDAp=@  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) KnsT\>[K  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 %,D<O,N  
ZCB_  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 5e$~)
fL  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 MxY/`9>E|+  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 \|E^v6E%0  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 4$*%gL;f^  
<5NF;  
10. 优化@193nm结果 =|I>G?g-  
gF$V$cU  
 优化结果： .Fnwm}  
 光栅高度：124.2nm Z00+!Tnd  
 占空比：31.6% ]`&Yqg  
 Ex透过率：43.1% f. FYR|%tq  
 偏振度：50.0 KuMF^0V%c  
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。 )('%R|$ /  
VUhbD  
 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。 b@S Cn9  
 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。 3'^k$;^  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 \ gLHi~  
-5T=:2M  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 2Z3('?\z~  
tI7:5Cm  
rk7QZVE  
 初始参数： gFHTG  
 光栅高度：80nm 0#ClWynjRO  
 占空比：40% yQ^($#Yk  
 参数范围： e46/{4F,  
 光栅高度：50nm—150nm *,Za6.=  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ik!..9aB  
 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% L+'Fs  
f|R"uW +  
 优化结果： N_pJk2E  
 光栅高度：101.8nm 3bDQk :L  
 占空比：20.9% %-<'QYYP  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） Clh!gpB c  
 偏振对比度：50.0 lKlU-4  
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。 NMww>80  
7c~u=U"  
12. 结论 D5:{fWVsV/  
Q",0F{'  
 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) Rr!Y3)f;  
 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 *&d<yJM`b  
(如Downhill-Simplex-algorithm) Oi:<~E[kz.  
 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。 C&6IU8l\