[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） 6,V.j>z  
IDiUn!6Q  
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。 Xj})?{FP  
.NNcc4+  
1. 线栅偏振片的原理 [i<$ZP
  
n!CP_  
2. 建模任务 (:j+[3Ht  

N$ qNe'b  
}K#&5E  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 ||
*&g2Y  
 偏振元件的重要特性： OGE#wG"S  
 偏振对比度 )"i>R ~*  
 透射率 ki*79d"$  
 效率一致性 v4,syd*3|V  
 线格结构的应用(金属) oC@"^>4  
u #=kb5}{  
3. 建模任务： ~'Qpf 8)  
69<rsp(p  
4. 建模任务：仿真参数 :(S/$^U  
$Kw"5cm  
偏振片#1: XCqfAcNQ  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 7Y @=x#  
 高透过率(最大化) 6%tiB?  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) DoCQFSL  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) qhn&;{{  
偏振片#2: !w;A=  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 0
=(-8vwd  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 00.iMmJ  
 光栅周期：100nm u{E^<fW]  
 光栅材料：钨 tUAY]BJ*s  
Ph!KL\  
5. 偏振片特性 43orR !.Z  
H
/v37%p7  
 偏振对比度：(要求至少50:1) Y(G*Yi?;  
vCU&yXGl  
}v(H E%~}  
m|?" k38  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) CgTQGJ}-  
|qudJucV  
$Zu4tuXA  
b#\kZ/W  
6. 二维光栅结构的建模 Bc9|rlV,  

xdTzG4  
9OJ\n|,(  
 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。 2sd=G'7!  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 u):Rw  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 yQA"T
?  
l<)JAT;P  
\<MTY:  
gQ+_&'C  
7. 偏振敏感光栅的分析 *i]Z=  

?;.+A4  
 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。 raI~BIfe  
 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) ZsK'</7  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 u!Eu
lAl  
8. 利用参数优化器进行优化 A&_i]o  

Dil4ut-$  

 d7-F&!sQ  
 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。 xzf)_ <  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 jQwg)E+o;  
 在该案例种，提出两个不同的目标： 5bqYi  
 #1:最佳的优化函数@193nm {Z~VO  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 Sm I8&c  
NNpa69U  
9. 优化@193nm >5@ 0lYhH  
PQ!?gj  
 初始参数： s
].Cx4VQ  
 光栅高度：80nm eEds-&_  
 占空比：40% {~p %\  
 参数范围： apWrcaj  
 光栅高度：50nm—150nm '`A67bdq)  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) P*^UU\x'4I  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 GH)+yD[o  
oIR%{`3"I  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 +z/73s0~  
 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。 _@3O`
 
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 sAAIyPJts  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 [zt&8g  
WRyv >Y  
10. 优化@193nm结果 Ita!07  
E]Gq!fA&<  
 优化结果： (YH{%8 Z0  
 光栅高度：124.2nm O#Ax P}  
 占空比：31.6% HE.Dl7{  
 Ex透过率：43.1% Gqu0M`+7  
 偏振度：50.0 !~DkA7i55  
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。 @[N~;>  
,3TD $2};.  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 ]tV{#iIJ*  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 3mn-dKe((  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 /|^^v DL  
j{+I~|ZB,  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 |vE#unA  
Z"&ODVP  
R}mWHB_h"  
 初始参数： 8k}CR)3@C  
 光栅高度：80nm ^rb7`s#G  
 占空比：40% 24k}~"We  
 参数范围： Gi_X+os  
 光栅高度：50nm—150nm
;Cpm3at  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) g}`CdVQ2M<  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% )n61IqrW  
\
FX3=WW  
 优化结果： Ppn
ZlGQ6  
 光栅高度：101.8nm i; uM!d}  
 占空比：20.9% 'n`$c{N<tM  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） ( I~XwP&  
 偏振对比度：50.0 m/c~2?-;  
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。 4SO{cst  
lw lW.C  
12. 结论 C /VXyl@o  
@y%qQe/g  
 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) uB9+E%jOdQ  
 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 M#IR=|P]  
(如Downhill-Simplex-algorithm) V#FLxITk  
 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。 0a;zT O/"v