[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） 4RJ8 2yq-  
pX|\J>u)
  
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。 .-fJ\`^mi  
;PGC9v%i  
1. 线栅偏振片的原理 ^uC1\!Q1  
7G!SlC X}W  
2. 建模任务 zN*/G6>A  

N%n#
mV;  
R7( + ^%  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 d{I|4h  
 偏振元件的重要特性： -7hU1j~I  
 偏振对比度 8Q?)L
4.]  
 透射率 ,RDxu7iT  
 效率一致性 ,NPU0IDG>  
 线格结构的应用(金属) zZGPA j  
Hk(w\   
3. 建模任务： vNHMe{,u  
WSKG8JT^|  
4. 建模任务：仿真参数 "pQM$3n(  
':kBHCR7  
偏振片#1:
F[ m^(x  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 _hK7hvM>  
 高透过率(最大化) -9\O
$I-3  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) *!Vic#D%  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) NhS0D=v6  
偏振片#2: iMYvCw/t6  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 e*:[#LJ]C  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 9c46|  
 光栅周期：100nm &>p2N  
 光栅材料：钨 &(IL`%  
{.DI[@.g  
5. 偏振片特性 ?9 m3y0  
Vt*Duh+4  
 偏振对比度：(要求至少50:1) <~<I K=n  
P2!@^%o  
\$<kJ||lS  
#AFr@n  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) av&dGsFP  
= r_&R#~GT  
9v_gR52vh  
*
Iyv${  
6. 二维光栅结构的建模 76 #  

&H-39;?u  
v$owG-_><  
 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。 VsNqYFHes&  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 8~Rja  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 )p).}"   
4ehajK  
KAO}*?  
Qf$0^$ "  
7. 偏振敏感光栅的分析 j}X4#{jgC  

{uDL"~^\  
 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。 [yf2_{*0T  
 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) WIQt5=-  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 \"<&8  
8. 利用参数优化器进行优化 \V+$2 :A  

p}}}~ l
C/  

h,\^Sb5AP  
 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。 }$Q+x'  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 axxdW)+K  
 在该案例种，提出两个不同的目标： \4bma<~a  
 #1:最佳的优化函数@193nm e*jn7aya  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 >Czcs=(L.k  
d&n0:xOc  
9. 优化@193nm Wu2#r\  
@|j`I1r.A  
 初始参数： B@63=a*kG  
 光栅高度：80nm nv2Y6e}dG  
 占空比：40% |rq~.cA  
 参数范围： u> %r(  
 光栅高度：50nm—150nm +wY3E*hU  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) Km'd=B>Jy  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 O (tcu@vfl  
GLv}|>W  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 C' o4Su#  
 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。 +`yDWN?7  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 a`~$6 "v  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 Z@RAdwjR`p  
M#=woj&[  
10. 优化@193nm结果 Bb}JyT  
7Aq4YjbX  
 优化结果： 1Yz1/gFj  
 光栅高度：124.2nm u)t1t69T\g  
 占空比：31.6% YEXJh!X  
 Ex透过率：43.1% oYup*@t  
 偏振度：50.0 j &)|nK;}  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 nR!qolh  
MztT/31S  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 z,P:i$  
 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。 &julw;E  
 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。 <*3wnpj_  
h7~&r
Wb  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 sq@Eu>Ng(X  
q^n6"&;*  
@Ys(j$U't  
 初始参数： wAVO%8u  
 光栅高度：80nm OJbY\U  
 占空比：40% fdck/|`t  
 参数范围： P+%O]v1 Ob  
 光栅高度：50nm—150nm GNZQj8  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) %Kw5b ;  
 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% v
)%EG  
@H]g_yw [:  
 优化结果： jQ%}e"  
 光栅高度：101.8nm dU:s^^f&R  
 占空比：20.9% YZr^;jfP  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） e@L+z  
 偏振对比度：50.0 |uj1T=ZY  
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。 
/fBZRdB  
n"@3d.21  
12. 结论 E@0wt^  
+ulX(u(,  
 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{`  
 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 RLw=y{%p  
(如Downhill-Simplex-algorithm) 0aQNdi)b  
 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。 i._d^lR\t