[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） ',&MYm\  
|y=gp  
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。 $\K(EBi#G  
ud#8`/!mq  
1. 线栅偏振片的原理 a0LX<}   
+_}2zc4  
2. 建模任务 oaXD^H\  

AN1bfF:C  
h n]6he  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 U&/S  
 偏振元件的重要特性： $?GO|.59  
 偏振对比度 T6,lk1S'=  
 透射率 nm~  
 效率一致性 UD(#u3z  
 线格结构的应用(金属) 2bC%P})m  
_k@l-Bj  
3. 建模任务： h/VYH(Tj  
^R$dG[Qf  
4. 建模任务：仿真参数 (1HN, iJy  
1e+?O7/  
偏振片#1: lKwcT!Q4  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 #P@r[VZ{6  
 高透过率(最大化) 7U7 i2 4  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) E4.IS=4S  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) _t[%@G>P  
偏振片#2: )K6{_~Kc\  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 gc:>HX);)  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 J|q_&MX/  
 光栅周期：100nm !Ch ya  
 光栅材料：钨 j%h Y0   
wz#n$W3mGf  
5. 偏振片特性 srkOad  
M:$nL  
 偏振对比度：(要求至少50:1) <am7t[G."  
qTGy\i  
X[ (J!"+  
[)u(\nfGX  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) zK92:+^C  
<coCu0  
pk4&-iu9  
sJlK
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6. 二维光栅结构的建模 cOgtBEhn  

mx4*zj  
/0uinx  
 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。 [)pT{QA  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 yB1>83!q  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 ;$Jvqq|T  
Qa%SvA@R  
xL"%2nf  
Z#O3s:`  
7. 偏振敏感光栅的分析 GZt] 38V)g  

2cl~Va=  
 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。 co80M;4  
 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) 9R[','x  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 ;p ('cwU%  
8. 利用参数优化器进行优化 ZM?r1Z4  

(ce NVo&  

H/&Q,9sU21  
 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。 WXU6J?tIm  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 {LDb*'5Cy  
 在该案例种，提出两个不同的目标： 3lN+fQ>)S  
 #1:最佳的优化函数@193nm m~eWQ_a]C@  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 Biy 9jIWI  
W!X]t)Ow  
9. 优化@193nm lz 6 Aj  
PgAfR:Y!  
 初始参数： $H}Mn"G  
 光栅高度：80nm t
V9C33  
 占空比：40% ZB&Uhi  
 参数范围： |hM)e*"  
 光栅高度：50nm—150nm eHe /w9`$R  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) dDbC0} x/  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 :nUsC+oBS  
]:s|.C%qI  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 |plo65  
 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。 uLljM{I  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 M3 u8NRd5|  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 9m4rNvb  
z]AS@}wWqg  
10. 优化@193nm结果 ;hJ*u  
pNFIO t:(  
 优化结果： ie5ijkxZ(  
 光栅高度：124.2nm MA#!<b('  
 占空比：31.6% Y{|yB  
 Ex透过率：43.1% qL.Y_,[[  
 偏振度：50.0 h_yR$H&tX  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 {fv8S;|u  
(Nb1R"J`  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 U&$]?3?  
 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。 MToQ8qKs  
 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。 ,{*fOpn  

9z/_`Xd_  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 5q`)jd!*)  

{Y%=/ba W  
0\nhg5]?  
 初始参数： F$p*G][  
 光栅高度：80nm >%dAqYi $  
 占空比：40% B1#>$"_0}=  
 参数范围： IFofFXv_  
 光栅高度：50nm—150nm <9tG_  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) / i2-h  
 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% X]"OW  
@zF:{=+]+  
 优化结果：

d|+jCTKS  
 光栅高度：101.8nm 4S9, tc&  
 占空比：20.9% @~G`~8   
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） Atq2pL"  
 偏振对比度：50.0 GS
nHxs)  
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。 )ZyuF(C&  
S_VncTIO  
12. 结论 7d8qs%nA  
c$:=d4t5$  
 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) "gajBY  
 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 
aq/Y}s?  
(如Downhill-Simplex-algorithm) WTv\HI2X !  
 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。 DLVs>?Y