[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） q)9n%- YgP  
"Y^j=?1k  
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。 ##BbR  
r+m.!+  
1. 线栅偏振片的原理 OvQzMXU^I  
Uhr2"Nuuy  
2. 建模任务 @5wc 3y  

kJl^,q
 
ML'y`S  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 DzMg^
Kp  
 偏振元件的重要特性： i`e[Vwe2x@  
 偏振对比度 ]e),#_M  
 透射率 K"VcPDK  
 效率一致性 } r(b:}DN  
 线格结构的应用(金属) 6)0.q|Q  
c_ncx|dUs  
3. 建模任务： d)V8FX,t  
SF-E>s!XL  
4. 建模任务：仿真参数 yYGs]+  
lCUYE"o  
偏振片#1: LDEc}XXb  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 Bk3\NPa  
 高透过率(最大化) y akRKiz\  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) r
iOaqV
 
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) `B"sy8}x  
偏振片#2: a(6h`GHo  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 {e|.AD  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 >U`G3(#7S  
 光栅周期：100nm L!*+:L DL  
 光栅材料：钨 <A=1]'1\r  
?e6>dNw  
5. 偏振片特性 2? yo  
e(/F:ZEh  
 偏振对比度：(要求至少50:1) hsrf2Xw[  
mrRid}2  
>w<w*pC  
v=iiS}s  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) UJh;Hp:  
pD({"A.x9z  
NW5OLa")J<  
;6``t+]q   
6. 二维光栅结构的建模 ?-:2f#bC  

2Q%7J3I  
4j=K3m  
 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。 AvrvBz[  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 2`riI*fQ  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 N8pL2y:R[P  
;<Z6Y3>I8  
MuOKauYa  
=3(Auchl$Y  
7. 偏振敏感光栅的分析 `K
5*Fjx  

T 'c39  
 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。 g|]HS4y  
 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) f0SrPc v  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 ko[w#j  
8. 利用参数优化器进行优化 :Q"|%#P  

y& yf&p  

zsJ# CDm  
 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。 uEJ8Lmi
 
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 V>T?'GbS  
 在该案例种，提出两个不同的目标： HuTtp|zM>  
 #1:最佳的优化函数@193nm NCkI[d]B@  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 #}y8hzS$  
JXJ+lZmsz  
9. 优化@193nm :CE4< {V  
A/<u>cCW  
 初始参数： V_gKl;Kfe8  
 光栅高度：80nm A_9^S!  
 占空比：40% $!>.h*np  
 参数范围： <r:AJ;  
 光栅高度：50nm—150nm *"w hup[  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) u5A?; a  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 =|P &G~]  
rT[qh+KWe  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 KCTX2eNN&h  
 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。 wv3,% lN  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 h[]9F.[  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 EWD^=VITL  
WChP,hw  
10. 优化@193nm结果 swF{}S"  
0h@FHw2d  
 优化结果： %BGg?&  
 光栅高度：124.2nm G@H!D[wd  
 占空比：31.6% 4=tR_s
 
 Ex透过率：43.1% 2; ^ME\  
 偏振度：50.0 h) Wp  
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。 *(Dmd$|0|  
oa:YAqT  
 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。 :82h GU  
 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{3@>8{w  
 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。 w95M B*N  
m]2xOR_  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 <PpvVDy3  
?A3L8^tR  
l\s!A&L  
 初始参数： X@`a_XAfd  
 光栅高度：80nm KRa
L+A  
 占空比：40% 2cYBm^o|x  
 参数范围： >u$8Z  
 光栅高度：50nm—150nm s7Agr!>f  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) C.j
WT1  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% :k/Xt$`  
v(2N@s<%  
 优化结果： 6CBk=)qH  
 光栅高度：101.8nm h+[6i{  
 占空比：20.9% -G,}f\Cg  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） WBE>0L  
 偏振对比度：50.0 T^}UE<  
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。 E^i]eK*"  
OH\^j1x9I  
12. 结论 y+(\:;y$7  
Py)ZHML  
 应用的偏振分析器可以评价偏振光栅与波长和角度的关系。(同样适用于极紫外光谱范围) sT\:**  
 VirtualLab参数优化工具箱提供了不同的优化方式，用以改善提高光学元件的性能 [r/zBF-.  
(如Downhill-Simplex-algorithm) T`EV uRJ  
 通过选择合适的评价函数(包括参数权重)可使优化更加合理化，并满足独立的要求。 `$T$483/