[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） k# -u!G  
44@yQ?  
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。 a}(xZ\n^D;  
.8[*`%K>  
1. 线栅偏振片的原理 yhTC?sf<  
3vdhoS|  
2. 建模任务 ))M!"*  

P_e9>t@  
T,G38  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 n:dnBwY  
 偏振元件的重要特性： LT+QW  
 偏振对比度 2Kg-ZDK8  
 透射率 4^*+G]]wZ~  
 效率一致性 6l Suzu  
 线格结构的应用(金属) 7LotN6H  
C?OqS+  
3. 建模任务： -!Ov{GHr0  
7bk=D~/nSg  
4. 建模任务：仿真参数 wlC7;u  
mCb1^
Y  
偏振片#1: k`aHG8S\  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 opaRk.p  
 高透过率(最大化) >]dH1@@  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) ;q5.\m:  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) )\O;Rt(  
偏振片#2: )#%v1rR  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 d@b" ~r}  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 OdSglB  
 光栅周期：100nm ~7;AV(\%e  
 光栅材料：钨 H@|h Nn$@  
PNgdWf3  
5. 偏振片特性 *@+E82D  
m7
$t$/g  
 偏振对比度：(要求至少50:1) W]B75  
wf`e3S  
%+8"-u  
#ULjK*)R  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) @sPuc.  
%3kS;AaA  
V'M#."Of/  
bI?uV;m>  
6. 二维光栅结构的建模 $:}sm0;  

G4<M@ET  
]@P!Q&V #  
 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。 bCfw,V{sce  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 BJ*8mKi h  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 gcI?)F   
YJm64H,[  
(8Inf_59  

@h E7F}  
7. 偏振敏感光栅的分析 \c(Z?`p]R1  

VRQD  
 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。 is6M{K3  
 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) Of gmJ(%  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 v!WkPvU  
8. 利用参数优化器进行优化  8?4/  

hanS8  

QLLMSa+! \  
 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。 1e)5D& njS  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 s`dwE*~  
 在该案例种，提出两个不同的目标： =yCz!vc  
 #1:最佳的优化函数@193nm 0 zn }l6OS  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 qBDhCE  
jccSjGX@w  
9. 优化@193nm =N^j:t  
W6&mXJ^3L  
 初始参数： ., =\/ C<  
 光栅高度：80nm c`s ]ciC  
 占空比：40% f+V^q4  
 参数范围： "QLp%B,A  
 光栅高度：50nm—150nm u5I#5  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) `
)n/J+g  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 79d<,q;uR  
m#|h22^H  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 <tI_
u ~P  
 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。 Xf6\{  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 kJNu2S  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 Lg2z `uv  
,7os3~Mk9  
10. 优化@193nm结果 DTN)#GCtF  
m ?#WQf  
 优化结果： P;V5f8r?  
 光栅高度：124.2nm 8dlhL8#  
 占空比：31.6% r 3FUddF'  
 Ex透过率：43.1% uGY(`  
 偏振度：50.0 \rSofn#c  
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。 JWVn@)s  

jpt-5@5O  
 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。 ~vV+)KI  
 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。 xz*MFoE  
 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。 8c<OX!  
>p>B-m  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 a+ s%9l  
W.7XShwd*2  
V*%Lc9<d  
 初始参数： ppR;v  
 光栅高度：80nm LB/1To  
 占空比：40% 4;)aGN{e  
 参数范围： ve*m\DU  
 光栅高度：50nm—150nm Co^GsUJ  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) Jl@YBzDfF  
 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:4?sR3  
_5H0<%\  
 优化结果： eD)@:K
  
 光栅高度：101.8nm v O@7o  
 占空比：20.9% ij&T\):d  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） a]t| /Mq  
 偏振对比度：50.0 .*{0[  
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。 y1t,i. [  
j%Wip j;c  
12. 结论 d6zfP1lQ  
@%gth@8  
 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) u$ a7  
 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 !Nx'4N`&l  
(如Downhill-Simplex-algorithm) jPmp=qg"q  
 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。 3)_(t.$D