[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） }1xo-mUg,  
B-ESFATc  
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。 J8~ha
im  
'f|o{  
1. 线栅偏振片的原理 zMJT:7*`|  
,[;G|et  
2. 建模任务 PRT +mT  

^}C\zW  
eiOW#_"\  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 @|)Z"m7  
 偏振元件的重要特性： H:\k}*w  
 偏振对比度 Ct|A:/z(  
 透射率 4/)k)gLI  
 效率一致性 J-4:H gx  
 线格结构的应用(金属) y!%CffF2  
3N:D6
w-R  
3. 建模任务： Hr4}3.8  
Qei"'~1a  
4. 建模任务：仿真参数 =qIyqbXz  
cGD(.=  
偏振片#1: h7I{ 4  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 ;=UsAB]  
 高透过率(最大化) HorDNRyu  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) kNL\m[W8$  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) L.WljNo  
偏振片#2: Xry47a )  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 %%wNZ{  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 Ca3~/KrM  
 光栅周期：100nm PxE3K-S)G  
 光栅材料：钨 L_s:l9!r  
8.~kK<)!  
5. 偏振片特性 0|b>I!_"g  
Q5_o/wk  
 偏振对比度：(要求至少50:1) nxHkv`s k  
Tb-F]lg$  
JMM W  
MJrR[h]  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) ;S*}WqP,  
<^uBoKB/f  
]0\MmAJRn  
CWS4lx  
6. 二维光栅结构的建模 4H<lm*!^  

cFWc<55aX6  
V470C@  
 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。 K_-MYs.  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 as_PoCoss  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 8e|%M  
$tS}LN_!  
NgCvVWto  
kSh( u  
7. 偏振敏感光栅的分析 `~`k_7t.  

AzxXB  
 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。 OBAi2Vw  
 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&aq/4:q0  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。
OydwE  
8. 利用参数优化器进行优化
eGHaY4|  

JO<wU  

#1G:lhkC  
 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。 xZv#Es%#  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。
*=c1do%F  
 在该案例种，提出两个不同的目标： :08,JL{  
 #1:最佳的优化函数@193nm t`mV\)fa
 
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 "FKOaQ%IH  
#YOA`m,'  
9. 优化@193nm
Z)aUt Srf  
e)O4^#i  
 初始参数： :[!j?)%>  
 光栅高度：80nm \K!VNB>h  
 占空比：40% 5[u]E~Fl}  
 参数范围： y;H-m>*%  
 光栅高度：50nm—150nm \} :PLCKT  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) "6?0h[uff  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 {,~3.5u   
Oo%d]8W  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 j^2wb+`  
 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。 t1y4 7fX6  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 ^M>
P:~  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 NPe%F+X  
`^Em&6!!  
10. 优化@193nm结果 l2P=R)@{  
C-[eaHJ'$  
 优化结果： MFAH%Z$  
 光栅高度：124.2nm =zKM=qba  
 占空比：31.6% <<R*2b  
 Ex透过率：43.1% r|Tcfk]%  
 偏振度：50.0 KNIn:K^/  
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。 Da&]y
 
3x'|]Ns  
 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&rkvM8  
 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。 ?oHpFlj  
 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。 b?QoS|<e?  
lv+TD!b   
11. 300nm到400nm波长范围的优化 &@Be2!%'9K  
@7j AL-  
-:y,N 9^  
 初始参数： 6MMOf\   
 光栅高度：80nm D\NKC@(M  
 占空比：40% &AbNWtCV+G  
 参数范围： zv,jM0-  
 光栅高度：50nm—150nm Y^EcQzLw  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) U0N 60  
 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% }oGA-Qc}B  
"]b<uV
  
 优化结果： ;P%1j|7  
 光栅高度：101.8nm !58@pLJw  
 占空比：20.9% PKg@[<g43  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） sZ/v^xk  
 偏振对比度：50.0 &H/'rd0M  
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。 .Od!0(0  
MC.)2B7  
12. 结论 4-H+vNG{%  
"Nbq#w\  
 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) CSq4x5!_7>  
 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 qL3;}R  
(如Downhill-Simplex-algorithm)
.jT#
:_  
 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。 c?[I?ytl