[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） qaN%&K9F8  
*WX,bN6Ot  
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。 4e55  
K#oF=4_/|  
1. 线栅偏振片的原理 UXN!iU)  
mtu`m
6Xix  
2. 建模任务 <j$n7#qk  

\IG"Te  
Dt p\T|)  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 *C n `pfO  
 偏振元件的重要特性： kqie|_y  
 偏振对比度 pX/,s#dY>  
 透射率 -jOCzp  
 效率一致性 rezH5d6z62  
 线格结构的应用(金属) C!r9+z)<  
M,nLPHgK  
3. 建模任务： 'dTg\ Qv  
fb||q-E  
4. 建模任务：仿真参数 !O~5<tA[#1  
N#? Ohz  
偏振片#1: @(_M\>!%M  
 偏振对比度不小于50@193nm波长   S9Ka  
 高透过率(最大化) yhi
6RDS  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) NiTLQ"~e  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) qf2;yRc&  
偏振片#2: Q~p[jQ,4wZ  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 M&5;Qeoiv  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 7JI&tlR4\c  
 光栅周期：100nm <BNCo5*  
 光栅材料：钨 |p1pa4%}  
KoPhPH  
5. 偏振片特性 M)oJ06`K  
!@<>S>uGG  
 偏振对比度：(要求至少50:1)  EL[N%M3  
l*Iy:j(B  
 ^?3e?Q?  

#FfUkV  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) _4VS.~}/R  
^YLpZoo  
"T_OLegdK  
CdN,R"V0$@  
6. 二维光栅结构的建模 8v)PDO~D}A  

!Y3 *\  
&sRjs  
 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。 r ]cC4%in  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 q3s +?&  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 m8|&z{  
#iot.alNA  
*&vySy
t  
+'NiuN  
7. 偏振敏感光栅的分析 *
qLOr6  

%7$oig\wE  
 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(`
2  
 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) N8>;BHBV!  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 ir4uy  
8. 利用参数优化器进行优化 Z~-A*{u?  

@YEdN}es  

Z-!W#   
 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。 79>8tOuo  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 7Lr}Y/1=  
 在该案例种，提出两个不同的目标： [We(0wF[`  
 #1:最佳的优化函数@193nm ;b""N,  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 =m4_8)-8u  
;rj=hc  
9. 优化@193nm ZhWtY  
cN>z`xl  
 初始参数： J@{yWgLg  
 光栅高度：80nm q1nGj  
 占空比：40% ,'CDKzY  
 参数范围： bm{L6D E  
 光栅高度：50nm—150nm {GS7J  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) `3$S^|v  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 HgwL~vG  
?^F#}>C  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 /#PEEN  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 ]Qp0|45=  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 x0])&':!  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 P^%.7C  
0;-S){  
10. 优化@193nm结果 6N4/p=lE  
/:a~;i  
 优化结果： :;u~M(R  
 光栅高度：124.2nm R{r0dK"_  
 占空比：31.6% Zcg=a_  
 Ex透过率：43.1% %$ ^yot  
 偏振度：50.0 y?-wjJS>  
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。 8KpG0DC  
|5}{4k~9J  
 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。 2#nn}HEOC  
 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。 /Xi:k  
 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。 jZ<
*XX  
^P-!pK*  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 =>6Z"LD(  
]?L?q2>&  
xA nAW  
 初始参数： K \}xb2s  
 光栅高度：80nm ~e[)]b3  
 占空比：40% U~SK 'R  
 参数范围： $-VW)~Sl  
 光栅高度：50nm—150nm I\sCH  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) bw{%X  
 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% %@U<|9 %ua  
voaRh@DZ%/  
 优化结果： l\5}\9yS  
 光栅高度：101.8nm ru)%0Cyx  
 占空比：20.9% .1MXQLy  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） EkV v  
 偏振对比度：50.0 `SWf)1K  
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。 @4_CR  
hHoc7  
12. 结论 WKpHb:H  
$g#j,  
 应用的偏振分析器可以评价偏振光栅与波长和角度的关系。(同样适用于极紫外光谱范围) SSi}1  
 VirtualLab参数优化工具箱提供了不同的优化方式，用以改善提高光学元件的性能 +v&+8S`+  
(如Downhill-Simplex-algorithm) '<
m[  
 通过选择合适的评价函数(包括参数权重)可使优化更加合理化，并满足独立的要求。 SZc6=^$