[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） !*'uPw:l2  
WfL5.&  
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。 ]|@RWzA  
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\NvN&h-  
1. 线栅偏振片的原理 $x)C_WZj?  
s:~3|D][  
2. 建模任务 E0o=  

/:~mRf^  
Kp!sn,:  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 ]KBzuz%
 
 偏振元件的重要特性： S8TJnv`?'  
 偏振对比度 ]Wa.k  
 透射率 OjcxD5"v9  
 效率一致性 pA&CBXio  
 线格结构的应用(金属) h}nceH0s3d  
_ )b:F=4j  
3. 建模任务： k}(C.`.  
oQ{(7.e7)  
4. 建模任务：仿真参数 )`, Bt  
%ZDo;l+<F6  
偏振片#1: 7`9J.L&,;  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 R/VrBiw  
 高透过率(最大化) TO ^}z  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) pdUrVmW"'  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) Yg3Vj=  
偏振片#2: ""|vhgP  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 K&0'@#bE\  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 8!(4;fN$j.  
 光栅周期：100nm c*sK| U7)  
 光栅材料：钨
Vcm9:,Xlw  
+] s"*'V$  
5. 偏振片特性 +l+8Z:i<  
vN=e1\  
 偏振对比度：(要求至少50:1) Yw&{.<sL  
@*`9!K%  
By%mJ%$~  
A%qlB[!:  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) xXp$Nm]:  
?fr -5&,  
ZJlmHlAX  
@F%H 1  
6. 二维光栅结构的建模 tXDO@YH3S  

yqi=9NB  
2Z!%Q}Do  
 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。 J{<,V\t)  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 mltG4R ?  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 Z#0hh%E"|y  
(\S/  
vs]#?3+  
?nN3K   
7. 偏振敏感光栅的分析 A2.
[P==  

fbgq+f`\  
 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。 a7KP_[_(  
 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) |wW_Z!fL  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 ~Y]*TP  
8. 利用参数优化器进行优化 sz4)xJgF(  

UlF=,0P  

sz}YXR=m  
 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。 \i%h/
Ao  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 O{u^&V]  
 在该案例种，提出两个不同的目标： aMI\gCB/  
 #1:最佳的优化函数@193nm ?ra6Lo  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 ug47JW  
S,A\%:Va  
9. 优化@193nm <4V]>[{W  
WPLM*]6  
 初始参数： yv2BbrYyy  
 光栅高度：80nm rBG8.E36J  
 占空比：40% ,I# X[^/  
 参数范围： |_7nvck  
 光栅高度：50nm—150nm &aD]_+b  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) U6SgV 8  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 ^D`ARH  
BfQRw>dZ"{  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 Id-?her>B  
 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。 <~ E'% 60;  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 &Xw{%Rg  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 >:7W.QLRU  
96M?tTa  
10. 优化@193nm结果 ^3`CP4DT  
U-+%e:v  
 优化结果： DxX333vC  
 光栅高度：124.2nm ;533;(d*o  
 占空比：31.6% ODE9@]a
  
 Ex透过率：43.1% K5(:UIWx  
 偏振度：50.0 ~xz3- a/  
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。 (W.euQy  
Mx& P^#B3  
 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。 \VJ7ahg[\  
 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。 7|=*z  
 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。 Sw!/IPO  
_ElA\L4g%  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 Ya$JX(aUe  
jTjGbC]X  
b.Wf*I?  
 初始参数： LeY!A#j  
 光栅高度：80nm 9H~{2Un  
 占空比：40% P=ARttT`(  
 参数范围： bvM\Qzc!<3  
 光栅高度：50nm—150nm xxnMvL;
 
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) JStT"*4j  
 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% K]q9wR'q  
S(;3gQ77  
 优化结果： ,XmTKO
c  
 光栅高度：101.8nm mRIW9V  
 占空比：20.9% !wl3}]q  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） O{" A3f  
 偏振对比度：50.0 {. r/tV5IH  
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。 jtWI@04o09  
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Pmv  
12. 结论 =1D* JU  
Epm'u[w
V  
 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) (+g!~MP  
 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 n ETm"  
(如Downhill-Simplex-algorithm) [&mYW.O<  
 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。 | ?Js)i