[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） 1/w['d4l!  
9[6*FAFJPP  
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。 )Hlr 09t=]  
vM\8>p*U  
1. 线栅偏振片的原理 0VsrAV0  
 D
[]vJ  
2. 建模任务 4"wuqr|o  

|$9k z31  
XF{}St~(  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 )Cyrs~  
 偏振元件的重要特性： ='OPU5(;O  
 偏振对比度 i)8,u
 
 透射率 eyl+D sK  
 效率一致性 0=(5C\w2  
 线格结构的应用(金属) 7=mU["raz`  
yZA}WTGe  
3. 建模任务： m]Z& .,bA  
bv$)^  
4. 建模任务：仿真参数 =}U`q3k  
i6(y Bn  
偏振片#1: o& $Fc8bH  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 OYNs1yB  
 高透过率(最大化) UG48g}  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) M_UhFY='  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) +&-/$\"  
偏振片#2: S1;#58  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 OZLU>LU  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 i v&:X3iB  
 光栅周期：100nm U{n 0Z  
 光栅材料：钨 #th^\pV  
|ay W _5}  
5. 偏振片特性 &kRkOjuk  
=f{V<i~q  
 偏振对比度：(要求至少50:1) m_Z%[@L  
Bk>Ch#`Bw  
gn#4az3@e>  
{&"rv<p  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) Qy5\qW'  
(?I8/KYR  
:kflq  
{Qg"1+hhM  
6. 二维光栅结构的建模 qnv9?Xh  

.0cm mpUNq  
"f(iQI  
 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。 \qi=Us|=  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 >j_,3{eJ  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 n4qj"xQ  
6}n>Nb;L"  
+KrV!Taf  
Mfuw y  
7. 偏振敏感光栅的分析 kdITh9nx<r  

D%Hz'G0|  
 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。 2zh?]if  
 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) Elh: %dr Q  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 uRh`qnL  
8. 利用参数优化器进行优化 8@|+-)t  

"<t/*$
42  

[>oq~[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。 |Ah26<&  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 8 POrD8B  
 在该案例种，提出两个不同的目标： yfnqu4Cn  
 #1:最佳的优化函数@193nm uqnoE;57^  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 RN]4Is:  
uw&GXOzew9  
9. 优化@193nm _hMMm6a|  
12~zS  
 初始参数： M4XnuFGB[w  
 光栅高度：80nm %XMrSlSOp  
 占空比：40% ~*ZB2  
 参数范围： KtA0 8?B  
 光栅高度：50nm—150nm ]tanvJG}'  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) s{2BG9s
 
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 &-470Z%/  
d>M&jSCL  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 !O-q13\Y  
 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。 A5Qzj]{ba  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 &G@(f=  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 :G?"BL5vP  
$Ud-aRlD  
10. 优化@193nm结果 $h`?l$jC(@  
G9<pYt{:  
 优化结果： `^-?yu@  
 光栅高度：124.2nm [#fXmW>N/  
 占空比：31.6% vtc}
)s\  
 Ex透过率：43.1% !Ui3}  
 偏振度：50.0 A=o p R  
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。 gEcVQPD@  
E<1^i;F  
 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。 2fT't"gw  
 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 SXz  
 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。 /XjIm4EN  
7]_UZ)u  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 {6!Mf+Xq  
L%ND?'@  
HU-4k/I~  
 初始参数： ,--/oP  
 光栅高度：80nm ps[TiW{q;  
 占空比：40% mHE4Es0  
 参数范围： YES!?^}  
 光栅高度：50nm—150nm %f\ M61Z  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) .^N+'
g  
 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% s[)2z3  
?d-(M' v.  
 优化结果： ;TD<\1HJT=  
 光栅高度：101.8nm [-bL>8  
 占空比：20.9% O$J'BnPpw  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） ez%RWck  
 偏振对比度：50.0 ICo_O] Ke  
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。 7 a !b}  
Z`v6DfK}  
12. 结论 s/0-DHd  
B<
P H7  
 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) 2/RK pl &  
 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 }r3, fH  
(如Downhill-Simplex-algorithm) O?p.kf{b  
 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。 W%hdS<b