[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） ['s_qCA[  
&/JnAfmYqt  
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。 3Vw%[+lY9  
_L$)~},cT  
1. 线栅偏振片的原理 6J|f^W-fs  
uqQMS&;+,|  
2. 建模任务 2WUBJ-qnuT  

t&P5Zw*B  
f2yv7t T
 
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 zi-+@9T  
 偏振元件的重要特性： cF(9[8c{  
 偏振对比度 vQ_B2#U:  
 透射率 .9^;? Ts  
 效率一致性 /pk;E$qv  
 线格结构的应用(金属) vq5I 2  
@nT8[v  
3. 建模任务： OT *W]f  
R3@iN&  
4. 建模任务：仿真参数 teB{GR  
^_=0.:QaW  
偏振片#1: s lI)
"+6  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 ,@!d%rL:4]  
 高透过率(最大化) wcL0#[)  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) {VNeh  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) F 5JgR-P  
偏振片#2: {a_L /"7  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 ncA2en?  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 4xYo2X,B  
 光栅周期：100nm zp9 ?Ia  
 光栅材料：钨 Wey\GQ`"8  
A!Yqj~  
5. 偏振片特性 3
+$O#>  
8n:D#`K  
 偏振对比度：(要求至少50:1) (gmB$pwS  
mPD'"  
r9t{/})A  
W ,U'hk%  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) ;C{_T:LS  
N-Z 9  
2kgm)-z  
.Lp-'!i  
6. 二维光栅结构的建模 'H9~rq7  

g Q9ff,  
[T^6Kzz  
 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。 Bf}_ Jw-=  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 8xv\Zj+  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 %51pfuL  
)~n}ieS  
( 0h]<7  
P>kx{^  
7. 偏振敏感光栅的分析 B)|s.Ez  

l^"G\ZVI  
 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。 p4Y9$(X  
 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) W!(Q_B  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 a&[nVu+  
8. 利用参数优化器进行优化 l
m\u(3_$  

,]Ma,2  

yh)q96m-V=  
 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。 \'KzSkC8  
 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+;  
 在该案例种，提出两个不同的目标： 6GN'rVr!Z  
 #1:最佳的优化函数@193nm ')aYkO{%sb  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 {HU48v"W  
=3:ltI.'*I  
9. 优化@193nm s^ a`=kO  
*k}d@j,*"  
 初始参数： ?.s*)n  
 光栅高度：80nm 3YRzBf:h  
 占空比：40% k?#6j1pn  
 参数范围： a~|ge9? (  
 光栅高度：50nm—150nm #n"/9%35f`  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) )'g vaT  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 %'HUC>ChN  
3:(`#YY  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 }VGiT~2$  
 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。 ]VME`]t`  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 Bz{ g4!ku  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 D4|_?O3|m  
'zb7:[[7%  
10. 优化@193nm结果 k y98/6  
7`}z7nk  
 优化结果： &g!/@*[Nhh  
 光栅高度：124.2nm 9PAp*`J@kr  
 占空比：31.6% ;k8}D*?8  
 Ex透过率：43.1% OOCeZ3yF(
 
 偏振度：50.0
\abl|;fj  
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。 3^Zi/r  
F*4+7$E0B  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 n3N"Ax  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 qHCs{ u  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 x_K%  
bv/b<N@4?$  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 "x)DE,  
=+p+_}C  
@2gMtf?<  
 初始参数： UVK"%kW#(  
 光栅高度：80nm g&>Hy!v,  
 占空比：40% l+6(|"md  
 参数范围： sFQ|lU"
n  
 光栅高度：50nm—150nm ShpnFuH  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) >$DqG$D  
 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% (4LLTf0  
Pcs@`&}7r  
 优化结果： ?=kswf  
 光栅高度：101.8nm :3f2^(b~^  
 占空比：20.9% C)
j)j&  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） 1RA$hW@}  
 偏振对比度：50.0 kdCOcJB  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求，尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 9f\8oJQ  
&pm{7nH  
12. 结论 16|S 0 )  
~\ f^L?m  
 应用的偏振分析器可以评价偏振光栅与波长和角度的关系。(同样适用于极紫外光谱范围) w>uZ$/  
 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 w|C~{  
(如Downhill-Simplex-algorithm) rLxX^[Fp3  
 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。 +pvJ?"J