[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） fVvB8[(;~  
:iEIo7B  
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。 3'jH,17lWV  
ehTRw8"R  
1. 线栅偏振片的原理 bmP2nD6  
-hU1wX%U  
2. 建模任务 %=*nJvYS  

&P:2`\'  
^| r6>b  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。  8?4/  
 偏振元件的重要特性： a<CJ#B2K  
 偏振对比度 Fi8#r)G.  
 透射率 GNX`~%3KYc  
 效率一致性 /RBIZ_  
 线格结构的应用(金属) ;!:@3c  
0 zn }l6OS  
3. 建模任务： qBDhCE  
Be
nUyv1d  
4. 建模任务：仿真参数 8{B]_: -:  
W6&mXJ^3L  
偏振片#1: Xaw&41K  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 tO~o-R  
 高透过率(最大化) oR@1/lV  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) w|[{xn^R  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) L7"B`oa(p  
偏振片#2: .T*89cEu  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 `
)n/J+g  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 79d<,q;uR  
 光栅周期：100nm m#|h22^H  
 光栅材料：钨 DP6>fzsl  
@3_."-
d  
5. 偏振片特性
*wl&Zzx  
$,8}3R5}  
 偏振对比度：(要求至少50:1) >k9W+mk  
YgR}y+q^6  
HLb`'TC3r+  
W8N__  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) Wu@v%!0  
KYM%U"jD  
<d~IdK'\x  
.`~=1 H\R"  
6. 二维光栅结构的建模 ^X|Bzz)  

Y*-dUJK-`  
Z@gEJ^"yA"  
 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。 9iM[3uyO  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 $0,lE+7*  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 hwi$:[  
fD~f_Wr  
\qw1\-q  
Noi+mL  
7. 偏振敏感光栅的分析 s0/y> ok  

\xjI=P'-25  
 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。 ;R*tT%Z,  
 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) I;UCKoFT  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 ;dquld+q  
8. 利用参数优化器进行优化 n0vhc;d  

fp2uk3Bm[  

b0aV?A}th  
 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。 OR<%h/ \f  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 KvNw'3Ua  
 在该案例种，提出两个不同的目标： _5H0<%\  
 #1:最佳的优化函数@193nm 4|/=]w  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 KA{JSi  
EeDK ^W8N  
9. 优化@193nm UhbGU G  
SGUZ'}  
 初始参数： 5K {{o''  
 光栅高度：80nm m:]60koz]o  
 占空比：40% @% .;}tC  
 参数范围： J?oEzf;M  
 光栅高度：50nm—150nm ';KZ.D  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) u69fYoB'  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 -^WW7 g`  
66l+cb  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 eK =v<X  
 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。 ;{Tf:j'g  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 nD}CQ_C  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 lJ(];/%  
W+ v#m>G  
10. 优化@193nm结果 ]z"7v  
v 0D@`C  
 优化结果： N6w!V]b  
 光栅高度：124.2nm I0v4TjHH  
 占空比：31.6% 4N_iHe5U  
 Ex透过率：43.1% de,4Ms!%  
 偏振度：50.0 N&]_U%#Q  
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。 Qkx}A7sK  
MOIMW+n  
 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。 +W^$my)<  
 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。 O%m>4OdH  
 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。 xAu&O\V  
k'PNfx\K  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 6&[rATU+  
^ SW!S_&Z2  
U%l<48@8  
 初始参数： :za:gs0  
 光栅高度：80nm ;]Ko7M(4  
 占空比：40% 9 $Ud\
 
 参数范围： (laVmU?I7  
 光栅高度：50nm—150nm \>)#cEX5  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) k*!f@ M  
 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% {7+y56[yu  
Tu7sA.73k  
 优化结果： mecm,xwm  
 光栅高度：101.8nm [Q:mLc  
 占空比：20.9% JXk<t5@D  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） BiD}C  
 偏振对比度：50.0 f<Xi/(  
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。 D0 ,t,,L  
"XWO#,Ue  
12. 结论 2sYOO>  
%-#rzeaW  
 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) eWU@@$9  
 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 BOWR}n!g  
(如Downhill-Simplex-algorithm) >NAg*1  
 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。 y({EF~w