[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） g-2(W  
'dd[=vzK  
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。 L@~0`z:>iP  
l7S&s&W @  
1. 线栅偏振片的原理 3\?y
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;<s0~B#9}  
2. 建模任务 ds'7zxy/  

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Eh  
=\x(Rs3  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 6F?U:N#<  
 偏振元件的重要特性： h~.z[  
 偏振对比度 a>)|SfsE  
 透射率 b^&nr[DC  
 效率一致性 @HP7$
U"  
 线格结构的应用(金属) f>ilk Q`  
XjJ[7"hs*  
3. 建模任务： ;c0z6E /  
F44KbUH  
4. 建模任务：仿真参数 ; Ne|H$N  
Y~-P9  
偏振片#1:  pytF K)U  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 JX2@i8[~  
 高透过率(最大化) nCdxn#|  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) s)V<dm;T  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) [UYE.$Y#(  
偏振片#2: eGlPi|  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 W4S! rU  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 69EdMuf  
 光栅周期：100nm ]"-c?%L  
 光栅材料：钨 Wt9'-"c  
//-;uEO  
5. 偏振片特性 yq\p%z$:  
K|sx"u|?  
 偏振对比度：(要求至少50:1) 'mE!,KeS;  
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"/$2oYNy+  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) (@;=[5+  
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K_[B@( Xl  
{K>}eO:K  
6. 二维光栅结构的建模 z3Q#Wmv2  

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u%I |os]  
 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。 }ujl2uhM  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 ,p[9EW*8  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 Ig"QwvR  
+:#UU;W  
Zp <^|=D  
y:ad%,. C  
7. 偏振敏感光栅的分析 ;]sbz4?  

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 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。 fFJu]  
 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) oS Apa  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 l"1at eM3  
8. 利用参数优化器进行优化 zJX _EO  

vC>8:3Zaq  

]U)Yg
 
 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。 &BS*C} },  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 e)A-.SRiO$  
 在该案例种，提出两个不同的目标： kNrN72qg  
 #1:最佳的优化函数@193nm yZw5?{g@  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 6
z ,nt  
z"j]m_mH  
9. 优化@193nm <X~P62<  
O[<0\  
 初始参数： 6PdLJ#LS  
 光栅高度：80nm ?5jq)xd2  
 占空比：40% ]@9ZUtU,;N  
 参数范围： &_W~d0  
 光栅高度：50nm—150nm JJVdq-k+`  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ;kb);iT  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 vG'I|OWg  
r%UsUj  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 (~OP)F).  
 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。 Gx/kel[Y}  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 8D6rShx =  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 nX|]JW  
u;3wg`e  
10. 优化@193nm结果 $, @,(M`i}  

]o3K  
 优化结果： /YHAU5N/}  
 光栅高度：124.2nm 1%`Nu ]D  
 占空比：31.6% G
7uYkJO  
 Ex透过率：43.1% O"V;o
tlC  
 偏振度：50.0 o#9Q   
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。 83g$k 9lG.  
R8C#DB  
 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。 xnvG5  
 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。 pRH'>}rtuH  
 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。 $~r_&1  
dBNx2T}_0  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 S\R5SRE  
3:"w"0[K3  
C q)Cwc[H  
 初始参数： "xV0$%  
 光栅高度：80nm Qs\*r@6?  
 占空比：40% 6'45c1e   
 参数范围： Df5!z\dx  
 光栅高度：50nm—150nm ^\C Fke=  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) r<c&;*  
 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% o9]i {e>L  
EaKbG>  
 优化结果： o8h`9_  
 光栅高度：101.8nm Kn,td:(  
 占空比：20.9% gAr=fq-|  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） Q:U>nm>xA  
 偏振对比度：50.0 E4, J"T|@  
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。 za!8:(  
N~~ sM"n  
12. 结论 ;LqpX!Pi f  
YDYN#Ob(;  
 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) ,)M/mG?,  
 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 <rxtdI"3  
(如Downhill-Simplex-algorithm) )=
pa*  
 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。 Q)Q1
a;o