[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） ^?_MIS`4N  
?^J%S,  
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%8kt4\wn6  
]yQqx*  
1. 线栅偏振片的原理 2kOaKH[(q  
KYyoN  
2. 建模任务 o6RT4`  

*%\Xw*\0  
%__ @G_M  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 roPC ^Q  
 偏振元件的重要特性： R%~~'/2V  
 偏振对比度 '"XVe+.O  
 透射率 X40
JCQx{+  
 效率一致性 Q"Exmn3p  
 线格结构的应用(金属) I FvigDj?  
_+)n}Se  
3. 建模任务： 4=%,0.yt  
O$x +>^  
4. 建模任务：仿真参数 ]T(qk  
4]E1x l  
偏振片#1: BpGyjoJ2  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 ADM!4L(s4}  
 高透过率(最大化) S|;}]6p  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) C?MKbD=K  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) w11L@t[5W8  
偏振片#2: NGRXNh+  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 8Ht=B,7T  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 1FG"Ak}D  
 光栅周期：100nm PN=5ICT  
 光栅材料：钨 7*%}=.  
gv&Hu$ca  
5. 偏振片特性 s'd\"WaQV  
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]Av$S  
 偏振对比度：(要求至少50:1) /XA*:8~!  
\ [M4[Qlq  
KZ1m2R}'  
o.Bbb=*rZ  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) 0'Qvis[kt  
~eS/gF?  
zGc]*R  
!HtW~8|:  
6. 二维光栅结构的建模 ]zj&U#{  

@HE?G  
a[,p1}!_  
 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。 L^PBcfg  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 I.>8p]X  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 1(_[awBx  
YG5mzP<
T  
**oDQwW]*  
Q'hs,t1<  
7. 偏振敏感光栅的分析 UZ6y3%G3^  

* bhb=~  
 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。 &O
kPO|  
 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) +bR|;b(v  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 !aJ6Uf%R  
8. 利用参数优化器进行优化 hZ/p'  

]l3Y=Cl  

|oePB<N  
 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。 _ /Eg_dQ~@  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 %sPq*w.  
 在该案例种，提出两个不同的目标： 8A/rkoht*  
 #1:最佳的优化函数@193nm )nq(XM7  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 >wFn|7\)s>  
0QW;=@)d  
9. 优化@193nm b/\l\\$-  
&m]jYvRc  
 初始参数： /%F,
  
 光栅高度：80nm T.B7QAI. H  
 占空比：40% <xrya_R?  
 参数范围： 5
{IbKj|  
 光栅高度：50nm—150nm ELg$tc  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) f]C^{Uk#  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 M"msLz  
SL\15`[{  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 w4&\-S#  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 SLH;iqPT  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 Bt1v7M  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 /^gu&xnS  
"`4M4`'  
10. 优化@193nm结果 W@%g_V}C*  
G,1g~h%I$  
 优化结果： IJ:JH=8  
 光栅高度：124.2nm O*n@!ye  
 占空比：31.6% Adfnd  
 Ex透过率：43.1% *Uf>Xr&  
 偏振度：50.0 &IsPqO  
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。 gO@LJ  
Id>I.e4  
 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。 *D`$oK,U  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 N| P?!G-=  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 C}pQFL{B5  
a1QW0d  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 F[)tg#}@G  
T&:~=  
6uk}4
bdvq  
 初始参数： -3m!970  
 光栅高度：80nm vTWm_ed+^  
 占空比：40% =8"xQ>D62  
 参数范围： '!`]Z
c  
 光栅高度：50nm—150nm 6['o^>\}f  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) d7:=axo,  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% Pmd5P:n*,  
tDMNpl  
 优化结果： x0%@u^BF  
 光栅高度：101.8nm 3BF3$_u)o  
 占空比：20.9% ''q#zEf6  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） OsRizcgdA  
 偏振对比度：50.0 h}DKFrHW;-  
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。 hrXk7}9  
K `A8N  
12. 结论 {M\n  
Lzcea+*uw  
 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) \6aisK  
 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 .S* sGauM  
(如Downhill-Simplex-algorithm) c'5ls7?}O{  
 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。 jw0wR\1