[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） mk[d7Yt{O  
{*ko=77$*  
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。 @0/@p"j  
6&OonYsP  
1. 线栅偏振片的原理 t;e]L'z@:  
COkLn)+0  
2. 建模任务 6M<mOhp@}n  

G5XnGl}Q  
!Lg}q!*%>V  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 g*w-"%"O  
 偏振元件的重要特性： ]Gd]KP@S  
 偏振对比度 V)?x*R*T)  
 透射率 9TX
m Z  
 效率一致性 d'g{K]=tF  
 线格结构的应用(金属) @=<TA0;LL  
o
Vuj020  
3. 建模任务： (PT?h>|St  
!Pi? !  
4. 建模任务：仿真参数 w_z^5\u0  
'bY|$\I  
偏振片#1: BorfEv} SN  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 )H37a  
 高透过率(最大化) R
=Ly49  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) cnUU1Uz>  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) Kj<<&_B.H  
偏振片#2: E*T84Jh6  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 {;z L[AgCg  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 ae(]9VW  
 光栅周期：100nm BI]ut|Qw  
 光栅材料：钨 uTlT'9)  
4Igs\x{
i  
5. 偏振片特性 5@&i:vs5y  
@Ozf}}#  
 偏振对比度：(要求至少50:1) .pu`\BW>  
T=p}By3a  
##+8GLQM  
}HQT@&=  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) OAnn`*5Up  
vM4`u5  
oWaIjU0  
j n&9<"W  
6. 二维光栅结构的建模 ;Q,).@<C  

TI7Ty+s  
4z3$  
 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。 *ej o6>  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 7Hkf7\JY  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 w-Q 6 -  
Ef*.}gcU  
uA}FuOE6  

+sbacMfq  
7. 偏振敏感光栅的分析 vheAh`u^&  

+fQ$~vr{'  
 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。 Ug'nr  
 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) LAVt/TcZS|  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 "s6_lhu=E7  
8. 利用参数优化器进行优化 NwuBe:"@  

jvKaxB;e  

7u3b aM  
 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。 I;m@cSJ|j  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 ?bYQZJ>&  
 在该案例种，提出两个不同的目标： <.%8j\j(  
 #1:最佳的优化函数@193nm  !+VN  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 X1z0'gvh  
,'{B+CHoS  
9. 优化@193nm Eq.zCD8A  
Pc ?G^ Xol  
 初始参数： ^EBM;&;7  
 光栅高度：80nm
{kO:HhUg  
 占空比：40% S@2Jj>3D?  
 参数范围： cZ2, u,4  
 光栅高度：50nm—150nm "=TTsxyM6P  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) #w?%&,Kp  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 A(sx5Ynp  
5Fm?,^  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 &$Ip$"H  
 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。 nPX'E`ut-V  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 Tu#k+f*s  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 f2e$BA  
m<LzB_G\  
10. 优化@193nm结果 gY^TBR0?m  
!Kqj&y5  
 优化结果： ZrT|~$*m`  
 光栅高度：124.2nm ;Wm)e~`,  
 占空比：31.6% \D k^\-  
 Ex透过率：43.1% Fm~}A4  
 偏振度：50.0 5{f/H] P  
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。 Bq=](<>>  
6 FxndR;  
 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。 Vk=<,<BB  
 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。 _IGa8=~  
 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。 " yl"A4p S  
@?AE75E{  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 D(?#oCCA  
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tvN}  
s"!}=kX  
 初始参数： `.Q3s?1F  
 光栅高度：80nm RwHXn]
1  
 占空比：40% BrmFwXLP"  
 参数范围： ?^GsR[-x  
 光栅高度：50nm—150nm j0NPd^  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) A^7Zy79  
 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% ?Og;W9i  
iEO2Bil]  
 优化结果： XYVeHP!  
 光栅高度：101.8nm 2_DtzY:=  
 占空比：20.9% g+F_M  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） 2Ps`!Y5  
 偏振对比度：50.0 +/8?+1E ^  
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。 3ZZI1_j  
=v"{EmT[$  
12. 结论 OtqLigt&l  
9jBr868  
 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) 01w/,r  
 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 +@v} (  
(如Downhill-Simplex-algorithm) AMfu|%ZL  
 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。 82l";;n4p