[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） QS4~":D/C  
p/LV^TQ  
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。 k`'*niz  
VL"Cxs  
1. 线栅偏振片的原理 <7Yh<(R e^  
XLYGhM  
2. 建模任务 b!J?>du  

'Zex/:QS  
/`#JM  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 vqoK9  
 偏振元件的重要特性： Z{ 9
Io/  
 偏振对比度 -#4QY70H t  
 透射率 G"L`9E<0V  
 效率一致性 i;qij[W.z  
 线格结构的应用(金属) 1x##b[LC  
4kV$JV.l  
3. 建模任务： Ue`Y>T7+!  
7#
Fcn  
4. 建模任务：仿真参数 BSr#;;\  
e*I92  
偏振片#1: c*R\fQd  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 }=gD,]2x8  
 高透过率(最大化) QAl4w)F  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) Ms3GvPsgv  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) !lZ}kz0  
偏振片#2: noB8*n0  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 B=r+ m
;(  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 ,|#biT-<T  
 光栅周期：100nm o7PS1qcya<  
 光栅材料：钨 ?djH!  
>lJTS t5{  
5. 偏振片特性 K0I.3|6C  
f\RTO63|O  
 偏振对比度：(要求至少50:1) K,PN:  
G~_D'o<r  
i>-#QKqJ  
Uhn3usK  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) /&czaAR-  
?y"M>#  
:7Uv)@iUk  
f
b[lL7  
6. 二维光栅结构的建模 UbIUc}ge  

+RiI5.$=Z  
nHZhP4W  
 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。 QTN24 q4  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 ![I|hB  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 [yc7F0Aw  
el2<W=^M  
nq+6ipx  
Z?&ZgaSz  
7. 偏振敏感光栅的分析 6p&uifY}tR  

MIiBNNURX  
 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。 1IT(5Ml
eb  
 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) '|Lv-7  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 zqQ[uO]m?  
8. 利用参数优化器进行优化 /Ah'KN|EN  

CeUXGa|C  

0$=U\[og  
 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。 6V6Mo}QF s  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 X1[zkb  
 在该案例种，提出两个不同的目标： UV{})T*s  
 #1:最佳的优化函数@193nm PJ<qqA`!  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 ZTB6m`  
>'WTVj`  
9. 优化@193nm 0pH$MkQ  
Fo~q35uB  
 初始参数： ^Q+z^zlC  
 光栅高度：80nm O@dK^o  
 占空比：40% 
}5$le]  
 参数范围： ~RBa&Y=Mb  
 光栅高度：50nm—150nm /t2H%#v{  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) lh XD9ed  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 @LS%uqs  
B T {cTj0W  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 )"2eN3H/  
 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。 mjk<FXW  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 ];=|))ky"  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 8|L5nQ  
+Oo-8f*  
10. 优化@193nm结果 Pj BBXI1i  
)Q}Q -Zt  
 优化结果： T@zp'6\H  
 光栅高度：124.2nm 8f%O
Pcr&  
 占空比：31.6% t!B,%,Dp  
 Ex透过率：43.1% v5?ct?q  
 偏振度：50.0 vv5rA 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。 gt~u/Z%  
N_+D#Z.g  
 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。 7,uD7R_  
 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。 CU*;>h1~u  
 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。 ]'hel#L;l  
iex]J@=e  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 N1x~-2(  
^6Yt2Bhs  
x~D8XN{  
 初始参数： {aK
3'-7  
 光栅高度：80nm \DD4=XGA  
 占空比：40% BmYX8j]  
 参数范围： txX>zR*)  
 光栅高度：50nm—150nm )g]A 'A=  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 6Tm7|2R  
 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% 3e\IRF xzb  
pm[i#V<v  
 优化结果： iorQ/(  
 光栅高度：101.8nm `
ooHABC  
 占空比：20.9% CqU^bVs  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） {QOy' 8/  
 偏振对比度：50.0 P/q] u  
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。 tk:G6Bkid  
EEx:Xk%5hX  
12. 结论 2l:cP2fa  
[l<&eI&ln  
 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) K(TejW#  
 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 =
xSf-\F  
(如Downhill-Simplex-algorithm) Wk!<P" nHd  
 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。 V<ilv<