[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） h,#AY[Q  
 Ng-3|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。 ^(6.M\Q  
G4=v2_]  
1. 线栅偏振片的原理 UnO -?  
RWoa'lnu  
2. 建模任务 f|< *2Mk  

7,(:vjI
Xd  
(>Tu~Vo  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 F5*Xx g}N  
 偏振元件的重要特性： 7%?A0%>6G  
 偏振对比度 7Y$p3]0e+  
 透射率 J@)6]d/,  
 效率一致性 $:<KG&Br  
 线格结构的应用(金属) 43(+3$VM7  
D vK}UAj=  
3. 建模任务： NDI|;  
2pB@qi-]  
4. 建模任务：仿真参数 Q*lZ;~R  
_$F I>  
偏振片#1: /O&j1g@  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 >Ks|yNJ  
 高透过率(最大化) W/&cnp\  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) RE*SdazY?  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) 3|@Ske1%Y  
偏振片#2: /r]IY.  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 ^Ji5)c  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 v'DL >Y  
 光栅周期：100nm lJ}lO,g  
 光栅材料：钨 & }}o9  
@y}1%{,%  
5. 偏振片特性 =m1B1St2  
VV?KJz=,W=  
 偏振对比度：(要求至少50:1) Blf;_e~=[j  
*%Q!22?6F  
v+Oo
ihxl  
^OYar(  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) \5O4}sm$*  
fpzC#  
M3x%D)*  
(uRAK  
6. 二维光栅结构的建模 RELLQpz3  

7]G3yt->  

$7lI Dt  
 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。 iGm[fxQ|  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 qf+I2kyS  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 gwT"o
 
V~ZAs+(2Z  
VBs
S1!g  
Rsqb<+7  
7. 偏振敏感光栅的分析 Z9TG/C,eo  

@Vc*JEW  
 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。 *qGxQ?/  
 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) 4Yx?75/  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 41,Mt  
8. 利用参数优化器进行优化 r1xNU0A  

7pmhH%Dn$  

t&0pE(MO/  
 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。 ~x`OCii  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 kcI3pmgj  
 在该案例种，提出两个不同的目标： b6
Dve]  
 #1:最佳的优化函数@193nm AEhh 6v  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 LbvnV~S  
0I& !a$:  
9. 优化@193nm PJS\> N&u  
%Qrf ]  
 初始参数： dz&8$(f,  
 光栅高度：80nm 7k{C'\m  
 占空比：40% -+-@Yq$  
 参数范围： ;ukwKfs  
 光栅高度：50nm—150nm Hj$JXo[U  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) .[NB"\<q  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 8?h-H#h  
@9-z8PyF  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 iLNKC'  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 uI!rJc>TX  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 =gw'MA  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 DH
d9yP9-  
M)#aX|%Mh  
10. 优化@193nm结果 Bc`jkO.q  
nYLq%7}k  
 优化结果： V31<~&O~%  
 光栅高度：124.2nm "VRcR  
 占空比：31.6% >PGW>W$  
 Ex透过率：43.1% F/IXqj  
 偏振度：50.0 xJ:15eDC  
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。 ,dLh`t<\  

K}L-$B*i  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 4%0eX]  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 u`O
xY  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 2I* 7?`  
esIEi!d  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 yF0\$%H>$  
D4$;jz,,  
! av B&Z  
 初始参数： !-_0I
:m  
 光栅高度：80nm 5IE2&V  
 占空比：40% $h"tg9L^)  
 参数范围： Ep>3%{V  
 光栅高度：50nm—150nm
[I^>ji0V  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) & gnE"  
 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% DpI)qg#>V  
/GD4GWv :  
 优化结果： >7[. {Y  
 光栅高度：101.8nm 4Z12Z@A#7  
 占空比：20.9% B"ZW.jMaI  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） )7l+\t  
 偏振对比度：50.0 lTBPq?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。 7O^ySy"l  
SV0E7qX  
12. 结论 O0`sg90,C  
mtSOygd  
 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) }OZp[V  
 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 -!f)P=S  
(如Downhill-Simplex-algorithm) @KfFtR-;  
 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。 RB`Emp&T