[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） FTcXjWBPF9  
R&MetQ~-{  
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。 %D E_kwL  
@^,9O92l  
1. 线栅偏振片的原理 T49^  
W"\O+  
2. 建模任务 ^) 5*?8#  

)KUEkslR:  
)\QPUdOvx  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 7X/KQ97  
 偏振元件的重要特性： D9higsN  
 偏振对比度 #NQx(C  
 透射率 husk\  
 效率一致性 @K}Bll.E  
 线格结构的应用(金属) Frum@n  
G(MLq"R6U  
3. 建模任务： !">EZX  

aU%QJ#j  
4. 建模任务：仿真参数 xGt>X77  
Q =4~uz|  
偏振片#1: =4L
yE6  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 U
&u~i 3  
 高透过率(最大化) bs?&;R.5  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) J6g:.jsK!  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) ~o8x3`CoF  
偏振片#2: pu Z0_1uN  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 k1Sr7|  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 @_Es|(4  
 光栅周期：100nm UiH5iZ<r;  
 光栅材料：钨 -E-e!  
zI.:1(,  
5. 偏振片特性 0 1:(QJ  
jF|LPWl  
 偏振对比度：(要求至少50:1) t^8|t(Lq  
&?3P5dy_  
Ed>n/)Sm  
Mb(hdS90  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) (n4Uc308  
{h~<!
sEX  
%Hy.  
|]tsf /SA  
6. 二维光栅结构的建模 |jyD@Q,4  

k;pU8y6Y  
BD&AtOj[,  
 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。 vfOG(EkG.?  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 RKwuvVI  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 i?|b:lcV  
Y!3i3D  
la89>pF  
15"[MX A
 
7. 偏振敏感光栅的分析 aIklAj)=  

xZ>@wBQ  
 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。 e)A{ {wD/  
 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) t[X,m]SX  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 P B"nf|pm  
8. 利用参数优化器进行优化 :0(:}V3z\  

(V#*}eGy  

SaiYdJ  
 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。 p@%H. 5&&  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 mZ4I}_\,  
 在该案例种，提出两个不同的目标： qaEWK0  
 #1:最佳的优化函数@193nm yr34&M(a  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 iK9#{1BpML  
+3o 4KB}  
9. 优化@193nm Rmh u"N/q  
+M.!_2t$2  
 初始参数： 4nGr?%>  
 光栅高度：80nm },vVc/  
 占空比：40% XMm(D!6  
 参数范围： w"A%@<V3Ec  
 光栅高度：50nm—150nm #5mnSky+s  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ~ ]^<*R  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 # 3gdT  
UjH+BC+9`b  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 - xQJY)  
 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。 hdurT  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。  q{RT~,%  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 VMV~K7%0  
bTc'E#  
10. 优化@193nm结果 a~O](/+p;  

y jY}o  
 优化结果： 99&PY[f:{  
 光栅高度：124.2nm Rb_+C  
 占空比：31.6% BV6 U -  
 Ex透过率：43.1% FHbw&  
 偏振度：50.0 1}b1RKKj<  
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。 J7s\  
'EsdYx5C  
 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。 iM{UB=C  
 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。 K 6HH_T  
 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。 (vr v-4  

hPgDK.R'  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 $Qq5Fx9kU  
F)4;:".zna  
ulxy 4] h  
 初始参数： /_CSRi&
 
 光栅高度：80nm OQa;EBO  
 占空比：40% e?eX9yA7F  
 参数范围： tCirdwmg  
 光栅高度：50nm—150nm 7="I;  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) \[;Q
qn0  
 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% C9}m-N  
Q>[GD(8k  
 优化结果： <%Afa#  
 光栅高度：101.8nm ~4[4"Pi>|  
 占空比：20.9% DJ<F8-sb2r  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） CHNIL^B  
 偏振对比度：50.0 zwp
gf  
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。 8ECBi(  
tOf18V{a  
12. 结论 g_F-PT>($  
"
I`g(q#Uo  
 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) #K_E/~  
 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 8{iFxTz  
(如Downhill-Simplex-algorithm) Q]oCzSi  
 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。 `SGI Qrb