[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） GESXc$E8  
+=fKT,-*G!  
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。 PZOKrW  
!]b@RUU  
1. 线栅偏振片的原理 8l)  
.iv3q?8.b  
2. 建模任务 `E>vG-9  

At9X]t  
8;zDg$(  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 kX;$}7n  
 偏振元件的重要特性： )"u:ytK{  
 偏振对比度 ]0~qi@  
 透射率 R]L2(' B  
 效率一致性 AV4~U:vU  
 线格结构的应用(金属)  (_+;R  
rla:<6tt  
3. 建模任务： |E^|X!+9  
2
p< Aj!  
4. 建模任务：仿真参数 nX[;^v/  
\{v,6JC  
偏振片#1: >
&K!VQ{g  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 KH<v@IJ\  
 高透过率(最大化) d-$_|G+  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) +zO]N&  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) uHvaZMu  
偏振片#2: >FFVY{F  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 m,6he
e  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 2P
}bG>M  
 光栅周期：100nm gGfq6{9g  
 光栅材料：钨 &]NZvqdj.]  
GU6qIz|  
5. 偏振片特性 E(Gr0#8  
5~}!@yzc  
 偏振对比度：(要求至少50:1) |]ucHV  
Yj8&  
x_:hii?6V  
04JT@s"o
 
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) e\N0@  
5*j:K&R-.K  
;`jU_  
14l; *  
6. 二维光栅结构的建模 8
/m3+5  

yazZw}};  
R^tcr)(  
 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。 !~
JWYY  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 JlIS0hnv  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 j|4tiv>  
+by|  
4#2 ,Y!  
E .;io*0  
7. 偏振敏感光栅的分析 2OCdG  

JQT4N[rEE  
 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。 \=g!$  
 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) #313 (PWH  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 ?>?ZAr  
8. 利用参数优化器进行优化 065A?KyD  

vKkf2 7  

=|JKu'  
 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。 VjTAN=  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 m X:bA5db  
 在该案例种，提出两个不同的目标： <2)v9c  
 #1:最佳的优化函数@193nm e7|d=W  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 Ar5JP_M`E  
}AAbhr9d}  
9. 优化@193nm 2Q 3/-R  
K#)bjxz  
 初始参数： 7b,AQ9  
 光栅高度：80nm {~1M  
 占空比：40% Dauo(Uhuo  
 参数范围： ^Kum%<[i  
 光栅高度：50nm—150nm
_w%s(dzk  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) |wJ),h8/  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 x`3.Wu\  
!Iko0#4i  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 ;]u1
~  
 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。 L]NYYP-  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 qL~Pjr>cF  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 ?a8nz, zb  
qKx59  
10. 优化@193nm结果 !g/_w  
dcR6KG8  
 优化结果： h%|9]5(=  
 光栅高度：124.2nm (ai72#nFtb  
 占空比：31.6% cnYYs d{  
 Ex透过率：43.1% E =  ^-Z  
 偏振度：50.0 rl41#6  
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。 ls]Elo8h1f  

;pCG9  
 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。 9XY|V<}  
 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。 [L)V(o)v  
 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。 GZ.?MnG  
U(8I
+xZ  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 ~.!?5(AH8z  
 *X0K2|  
uvNnW}G4  
 初始参数： [)bz6\d[  
 光栅高度：80nm  bsD'\  
 占空比：40% s}<)BRZi  
 参数范围： Q0_M-^~WT  
 光栅高度：50nm—150nm c|3h|  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 5auL<Pq  
 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% 
yqC+P  
.v$ue`  
 优化结果： E)RI!0Ra  
 光栅高度：101.8nm Sk!v,gx  
 占空比：20.9% J
J*0M(GG  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） Zu)i+GeG  
 偏振对比度：50.0 ?Of{c,2 .  
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。 zl,bMtQ  
|ORmS&7  
12. 结论 he_HVRpB  
8rnb  
 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) `*|LI  
 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 DKf}47y  
(如Downhill-Simplex-algorithm) hVROzGZk  
 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。 ^ON-#