[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） Td7Q%7p:  
Rw[!J
q  
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。 %'=TYvB 2  
F2<Q~gQ;  
1. 线栅偏振片的原理 5RO6YxQ  
uP8 cW([  
2. 建模任务 VTDnh*\5  

<.BY=z=H  
K~^o06 Y  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 5OOXCtIKf  
 偏振元件的重要特性： RASk=B  
 偏振对比度 SnvT !ca  
 透射率 "~6&rt  
 效率一致性 ix?Z:pIS0  
 线格结构的应用(金属) &lzCRRnvt  
UN;U+5,t  
3. 建模任务： ^n4aoj  
-\ew,y  
4. 建模任务：仿真参数 ;r]! qv:  
+[S<"}ls7  
偏振片#1: l#+@!2z  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 vt(n: Xk  
 高透过率(最大化) o?.VW/"  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) Z.aeE*Hs$  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) v6x jLP;O  
偏振片#2: ci 22fw0  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 ~:_10g]r  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 `r\/5|M  
 光栅周期：100nm k#mL4$]V5N  
 光栅材料：钨 L!ms{0rJ  
'?{L gj^R  
5. 偏振片特性 }J\7IsM&  
B4m34)EOE  
 偏振对比度：(要求至少50:1) @fVz *  
!|ic{1!_  
7eZwpg?K  
NcSi%]  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) $3970ni,?O  
j \#y  
n4+^f~Y  
=1O;,8`
 
6. 二维光栅结构的建模 +tYskx/  

Di$++T8"  
4Xv."L  
 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。 4!'4 l=jO  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 [,z>msEB.  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 !|"LAr9u  
$B%3#-  
.^rsVNG  
}72+i  
7. 偏振敏感光栅的分析 7~D5Gy  

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o  
 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。 k)9 pkPl  
 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) @_;vE(!5  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 pM!cF  
8. 利用参数优化器进行优化 eE0nW+i  

$f6wmI;<y  

nC9xN  
 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。 jH9.N4L  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 _C$SaQty[Q  
 在该案例种，提出两个不同的目标： 0qN?4h)7  
 #1:最佳的优化函数@193nm bGp3V. H  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 _uk
Bp*u  
~llw_w  
9. 优化@193nm  JU=4v!0  
>?$q
Ku  
 初始参数： If@%^'^ON=  
 光栅高度：80nm >>h0(G|  
 占空比：40% j5 W)9HW:  
 参数范围： G`u";w_  
 光栅高度：50nm—150nm nN[QUg  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) >#xIqxV,  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 rPJbbV",+^  
O-<nLB!Wf  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 M/8EaQs}  
 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。 W -5wjc  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 KMV&c  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 {,o =K4CD  
(V8lmp-F  
10. 优化@193nm结果 hKQg:30<  
!O/(._YB`  
 优化结果： |-vn,zpe  
 光栅高度：124.2nm ,N2|P:x  
 占空比：31.6% 53?B.\  
 Ex透过率：43.1% PZCOJK
 
 偏振度：50.0 !}&f2!?.W  
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。 Z E},xU%  
|z.Z='`  
 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。 ZG-[Gz  
 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。 sfEy  
 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。 jb!15Vlt"  
{ daEKac5  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 >l0D,-O]m  
w 8oIq*  
:g"UG0];  
 初始参数： EN@
Pr `R  
 光栅高度：80nm lEiOE]  
 占空比：40% '0E^th#u-0  
 参数范围： %0^taA  
 光栅高度：50nm—150nm >{w"aJ" F  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) vip& b}u  
 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% xrCb29{  
:~dI2e\:  
 优化结果： ojy[<  
 光栅高度：101.8nm kX:d?*{KB  
 占空比：20.9% \y0uGnmCj  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） YWUCrnr  
 偏振对比度：50.0 a?X{k|;!7u  
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。 ;kiL`K  
Cdbh7  
12. 结论 "A%JT3  
*mj3  T  
 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) [%yCnt  
 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 y6 _,U/9
 
(如Downhill-Simplex-algorithm) aMycvYzH  
 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。 (cEjC`]