[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） gs8L/veP  
]R4)FH|><  
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。 R
NA03  
g Go  
1. 线栅偏振片的原理 0[1!K&(L  
/XSPVc<  
2. 建模任务 ZM#WdP  

T),:8/  
T?\CAk>  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 m|]^f;7z  
 偏振元件的重要特性： BL8\p_U  
 偏振对比度 jVA~]a  
 透射率 li%-9Jd  
 效率一致性 "q`%d_  
 线格结构的应用(金属) ,{Ab=xV  
\W}EyA  
3. 建模任务： +uLo~GdbE  
kH&ZPAI  
4. 建模任务：仿真参数 %UQ{'JW?K  
8zc!g|5"  
偏振片#1: '.K,EM!-~h  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 KvD$`"L/CT  
 高透过率(最大化) n21$57`4  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) b;t]k9:"L  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) lXPn]iLJ  
偏振片#2: Yjl0Pz.q  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 v)d0MxSC  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 !X8UP{J)L  
 光栅周期：100nm m@,>d_|-K-  
 光栅材料：钨 tbPPI)lu  
O5{XT]:  
5. 偏振片特性 `e9uSF:9C  
*h4m<\^U  
 偏振对比度：(要求至少50:1) dI!/:x  
Qwa"AY5pW  
od}x7RI%m  
u W|x)g11a  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) U]D.z}0  
"<2bjy  
Q*C4
q`  
~1'468  
6. 二维光栅结构的建模 ;iORfUjxrq  

Zd(d]M_x  
S1zw'!O5  
 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。 :'dc=C  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 M([H\^\:  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 I.u,f:Fl'  
'U"3'jh  
lkZC?--H  
oPy zk7{  
7. 偏振敏感光栅的分析 8@aS9th$  

nTU~M~gky  
 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。 | q16%6q  
 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) N ]7a=  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 'c[LTpn4=  
8. 利用参数优化器进行优化 j_yFH#^W:  

VQ?H:1R  

/>[6uvy#Q  
 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。 %9/)  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 IJc#)J.2A  
 在该案例种，提出两个不同的目标： s~$4bN>LD  
 #1:最佳的优化函数@193nm j$|C/E5?  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 0o|,& K  
*Z`eNz}  
9. 优化@193nm rgzI  
<M OL{jan  
 初始参数： IA`8ie+  
 光栅高度：80nm /mwr1GU  
 占空比：40% {}o>nenx\  
 参数范围： 1ysLZ;K  
 光栅高度：50nm—150nm \ui^ d  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) Hs}"A,V  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 .XKvk(9  
$ XsQ e  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 e6i./bf3  
 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。 [E~,>Q  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 -mHhB(Td'  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 ,N7
l/6  
a61
eH )a  
10. 优化@193nm结果 8*#][wC2  
: |*,Lwvd  
 优化结果： Eb[H3v48,  
 光栅高度：124.2nm /^33 e+j  
 占空比：31.6% <oaBh)=7  
 Ex透过率：43.1% e3={$Ah  
 偏振度：50.0 ls"\YSq$  
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。 ?*R^?[  
4EhBpTg  
 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。 b)hOz
x  
 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。 l6B^sc*@  
 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。 9h38`*Im;  
@ U8}sH^  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 eN<pU%7  
0HJqsSZ$mW  
ck
jVa\  
 初始参数： ;Q>3N(  
 光栅高度：80nm 7YXXkdgbd  
 占空比：40% ?tC}M;~  
 参数范围： ?J@?,rZQ^V  
 光栅高度：50nm—150nm 88np/jvC{  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) Bx}0E  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% H=o-ScA  
%QsSR'`  
 优化结果： 1|EU5<  
 光栅高度：101.8nm t2-nCRXEP  
 占空比：20.9% zUEfa!#?  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） R#7+  
 偏振对比度：50.0 (LT\ IJSM  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求，尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 tY$ty0y-e  
n#^?X  
12. 结论 ;[OJ-|Q  
jRdhLs,M9  
 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) A D}}>v  
 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 O^R
:_vb3I  
(如Downhill-Simplex-algorithm) IQlw 914  
 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。
ZLN_,/7