[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） ^L,Uz:[J  
)zKZ<;#y  
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。 )6t=Bel  
1 m>x5Dbk!  
1. 线栅偏振片的原理 2fa1jl  
bW/^2B  
2. 建模任务 :/.SrkN(A7  

A~!v+W%vO1  
KeGGF]=>  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 Y*KP1=Md  
 偏振元件的重要特性： @[s+5_9nk  
 偏振对比度 
cD6T4  
 透射率 G2,9$8qE  
 效率一致性 *!wBn  
 线格结构的应用(金属) Hy*_4r  
k>'c4ay290  
3. 建模任务： kf Xg\6uKc  
pO10L`|  
4. 建模任务：仿真参数 #guq/g$  
Q!T+Jc9N  
偏振片#1: WlF}R\N!  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 ,P T5-9 m  
 高透过率(最大化) b}C6/zW  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) PlX6,3F  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) _'.YC<;  
偏振片#2: ?kF_C,k/>N  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 fl4z'8P"(  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 #\{j/{VZ  
 光栅周期：100nm ^T.icSxP  
 光栅材料：钨 Vt[Kr  
!
e0OGf  
5. 偏振片特性 in[yrqFb7t  
`nvm>u~[Hq  
 偏振对比度：(要求至少50:1) U7(t >/  
m0a<~  
9P)28\4  
KJLC2,  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) rDEdMT  
<jk.9$\$A  

i
+Fk  
- / tzt  
6. 二维光栅结构的建模 $Rd]eC  

y?}R,5k  
Tg-HR8}X  
 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。 )d^b\On  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 h=7eOK]  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 H*
H=a  
>(9"D8  
KsG>,# Q  
E979qKl  
7. 偏振敏感光栅的分析 8YLS/dN0 w  

EXz{Pqz  
 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。 D$vP&7pOr4  
 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) @8$3Q,fF(  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 ;V:Cf/@@R  
8. 利用参数优化器进行优化 h{BO\^6x  

H"n@=DM
Lm  

% njcWVP;  
 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。 F VVpyB|  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 '-?t^@  
 在该案例种，提出两个不同的目标： K]0K/~>8  
 #1:最佳的优化函数@193nm n#fc=L1U  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 mz<wYV*  
}w
%W A&"W  
9. 优化@193nm }2;{}J  
>.}ewz&9o  
 初始参数： 28jm*Cl8  
 光栅高度：80nm Fu/{*4  
 占空比：40% M%#H>X\/  
 参数范围： ;i,:F`b~  
 光栅高度：50nm—150nm a#NP69  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) LqOjVQxz  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 \~{b;$N}  
S^/:O.X)c,  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 w*-1*XNA  
 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。 : ~R:[T2P  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 YYiT,Xp<A  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 w-3 B~e  
]B'H(o R<|  
10. 优化@193nm结果 ROfr  
#]_S)_Z-  
 优化结果： UN"U#Si)  
 光栅高度：124.2nm _;x7vRWmN  
 占空比：31.6% (9X>E+0E  
 Ex透过率：43.1% ~?x `f+  
 偏振度：50.0 GSh~j-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。 r:n-?P  
*\5o0~~8J  
 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。 C $r]]MSj  
 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。 U if61)+!i  
 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。 :: 2pDtMS  
kpU-//lk+  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 ue~?xmZg  
"k%B;!We)  
EgY yvS)  
 初始参数： F]"Hs>  
 光栅高度：80nm f|&ga'5g&  
 占空比：40% -Jj"JN.  
 参数范围： &\_cU?0d  
 光栅高度：50nm—150nm 5csqu^/y  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ly)b=ph&  
 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% +mqz)-
x  
O@gHx!L  
 优化结果： NL-<K  
 光栅高度：101.8nm w'-J24>=  
 占空比：20.9% |k-IY]6  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） FlPPz  
 偏振对比度：50.0 oF(<}0Z  
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。 = Nd&My  
ZvS|a~jO  
12. 结论 ?[ts<Ltp  
"++q.y  
 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) =`oQcIkz  
 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 (6WSQqp  
(如Downhill-Simplex-algorithm) pJK}9p=4`  
 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。 BW61WH?