[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） 4m1r@ $  
@&WHX#  
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。 DyGls8<\!  
tS]  
1. 线栅偏振片的原理 }F_c0zM  
~qGW94  
2. 建模任务 X V;j6g  

Kmx^\vDs  
'=fk;AiQ  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 Op?"G  
 偏振元件的重要特性： B<m0YD?>~>  
 偏振对比度 BrwC9:  
 透射率 x}?<9(nE c  
 效率一致性 5j1d=h  
 线格结构的应用(金属) wLXJ?iy3  
KBN% TqH|  
3. 建模任务： %(lO>4>|  
Rxd4{L )n  
4. 建模任务：仿真参数 PKSfu++Z  
$P0q!  
偏振片#1: Q[7i  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 PLc5m5  
 高透过率(最大化) x2#JD|0  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) `9J9[!+!`  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) r%ES#\L6+|  
偏振片#2: iT4*~(p 3  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 1Qf}nWy  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 TD}<U8I8_  
 光栅周期：100nm H,X|-B  
 光栅材料：钨 K?!qNK  
&HM-UC|  
5. 偏振片特性 x^f)I|t  
.w.:o2L  
 偏振对比度：(要求至少50:1) f`uRC-B/  
nG!<wlY14P  
-y+>^45  
]19VEH  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) FRrp@hE  
'{,xQf*x  
Y7VO:o  
:-k|jt  
6. 二维光栅结构的建模 Lqj Q
v$  

G-Tmk7m  
RU:Rt'  
 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。 (G>[A}-  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 |:=o\eu&  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 ijF_ KP'  
pFd8p@m_2  
5:h[%3'bB  
kW g.-$pp  
7. 偏振敏感光栅的分析 `@h|+`h  

w6% Q"%rp  
 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。 C|$qVh>  
 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) }Q/onBt  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 :jLL IqhB  
8. 利用参数优化器进行优化 .gRj^pu   

}~XWtWbd-  

yLX $SR  
 利用VirtualLab参数优化器可根据给定的评价函数轻松地对结构参数进行优化。 do}LaUz  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 ` R6`"hx$  
 在该案例种，提出两个不同的目标： n{;j  
 #1:最佳的优化函数@193nm 0CrsZtX  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 _/s"VYFZ  
g>@JGzMLP  
9. 优化@193nm 9oWU]A\k>  
9)q3cjP{<  
 初始参数： 4>hHUz[_  
 光栅高度：80nm i--t ?@#  
 占空比：40% |"3<\$[  
 参数范围： E $@W~).!  
 光栅高度：50nm—150nm HGDrH   
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) #<im?  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 y>^^.  
Ey46JO"  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 _kj]vbG^;  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 >H2`4]4]  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 T~TP  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 }h5i
Tc  
~C.*Vc?|  
10. 优化@193nm结果 `FP?9R6Y  
Mqf Ns<2  
 优化结果： &NE e-cb
[  
 光栅高度：124.2nm XpIiJry!6  
 占空比：31.6% &SY!qTxF  
 Ex透过率：43.1%
l>?c AB[  
 偏振度：50.0 |?`5~f  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 N%y i4  
U@lc1#  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 lfGyK4:  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 u2V-V#jS  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 mP(3[a_Q  
^NW[)Dq1<  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 W? iA P  
.J"N}  
v<qh;2  
 初始参数： z*y!Ml1  
 光栅高度：80nm pJpapA2l*6  
 占空比：40% Zo9<96I&  
 参数范围： 8sG3<$Z^  
 光栅高度：50nm—150nm [uq>b|`RG  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致)  R$a<=  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% WL$^B@gXQ  
XC4Z,,ah"  
 优化结果： |.IH4 K  
 光栅高度：101.8nm h`fVQN.3  
 占空比：20.9% DT1gy:?L  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） XX;4A  
 偏振对比度：50.0 B{-7  
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。 2EY"[xK|  
G4&s_M$
 
12. 结论 $|4C]Me (  
J( }2Ua_  
 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) I0=_=aZO(  
 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 Nz{dnV{&x;  
(如Downhill-Simplex-algorithm) x^f<G 6z  
 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。 A=CeeC]}