[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） +`.,6TNVlY  
@P<Mc)o^  
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。 { b7%Zd3-  
!f#[4Xw  
1. 线栅偏振片的原理 (w/lZt  
0C0ld!>r  
2. 建模任务 )`<7qT_BM  

;QQ/bM&I  
/6#i$\ j  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 k FE<M6a9@  
 偏振元件的重要特性： ~4ysg[`  
 偏振对比度 o 0H.DeP  
 透射率 qD5)AdCGO  
 效率一致性 #lx(F3  
 线格结构的应用(金属) }9Awv#+  
;VPYWss  
3. 建模任务： 5f_1 dn  
 *l-F  
4. 建模任务：仿真参数 @}A3ie'w  
3>k?-%"  
偏振片#1: bU_P@GKB  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 <
f@ A\  
 高透过率(最大化) tQIz  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) .&n;S';"  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) lBOxB/`  
偏振片#2: &=v5M9GR]  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 8"J6(KS  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 Uy{ZK*c8i  
 光栅周期：100nm (l:LG"sy\  
 光栅材料：钨 wZ~eE'zx+  
qUG)+~g`  
5. 偏振片特性 6G?7>M  
vA0f4W 8+  
 偏振对比度：(要求至少50:1) ag"Nf-o/Y  
sm;\;MP*yH  
-|/*S]6kK  
m~vEandm  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) !+ ??3-q  
C'fQ Z,r-v  
OG2&=~hOz-  
?Yh
GW   
6. 二维光栅结构的建模 lgh+\pj  

r_M5:Rz  
WlnS.P\+E  
 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。 "$N 4S9U  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 oJVpJA0IA  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 6g%~~hX
 
k3r<']S^  
to;cF6X  
zirnur1  
7. 偏振敏感光栅的分析 `Bv, :i  

%51HJB}C]  
 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。 8DZ OPA  
 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) 2B=+p83<  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 t$b{zv9C  
8. 利用参数优化器进行优化 ? -`8w _3  

-5Ln3\ O@  

OJPi*i5*  
 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。 T+)#Du  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 d0N/!;  
 在该案例种，提出两个不同的目标： rZG6}<Hx  
 #1:最佳的优化函数@193nm (/3E,6gMk^  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 Mg=R**s1x%  
A>QAR)YP  
9. 优化@193nm ny[\yj4F  
D 13bQ&\B-  
 初始参数： |FJc'&)J"  
 光栅高度：80nm A,! YXl[  
 占空比：40% *Au[{sR  
 参数范围： R'p- 4  
 光栅高度：50nm—150nm #F6!x3Z  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ]ag^~8bG @  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 OiMr,  
a3[lZPQe  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 RWINdJZ  
 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。 BMovl4*5  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 x @uowx_&m  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 $5Tjo T  
r
>x>aJ  
10. 优化@193nm结果 _XUDPC(*qz  
2+qU9[kd|  
 优化结果： h&m4"HBL_  
 光栅高度：124.2nm n3JSEu;J  
 占空比：31.6% yU< "tgE  
 Ex透过率：43.1% 2, r{zJ8  
 偏振度：50.0 C'xWRSDO  
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。 $z'_Hr'  
R)BH:wg"  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 d m$iiRY  
 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。 FpFkZFtG'm  
 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。 299uZz}Y  
4+4C0/$Y  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 qBXIR}  
W,sPg\G 3  
I vD M2q8f  
 初始参数： 3[}w#n1  
 光栅高度：80nm 6eHw\$/  
 占空比：40% d}(b!q9  
 参数范围： b?%Pa\,!  
 光栅高度：50nm—150nm 8PwPI
%Pb  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) &U0Y#11Cx  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% :`20i*  
Ur2)];WZ  
 优化结果： D|E,9
|=v  
 光栅高度：101.8nm LXx`Vk>ky  
 占空比：20.9% \s">trXwX  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） <Z\j#p:  
 偏振对比度：50.0 *d$r`.9j  
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。 Eaw
tT  
b{hdEb  
12. 结论 +U*:WKdI?  
j`ybzG^  
 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) |!.V
pN&  
 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 cux<7#6af  
(如Downhill-Simplex-algorithm) n`2LGc[rP  
 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。 rWD*DmY@"