[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） *{+G=d
 
;j2vHU#q-  
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。 ;qBu4'C)T  
LiKxq=K  
1. 线栅偏振片的原理 UT="2*3gz  
w|Nz_3tI  
2. 建模任务 }CfqG?)  

Zkf0p9h\  
>$2V%};  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 xZV1k~C  
 偏振元件的重要特性： VWO9=A*Y|  
 偏振对比度 VcoOeAKL  
 透射率 dXnl'pFS  
 效率一致性 *&f$K1p  
 线格结构的应用(金属) -ig6w.%lk  
3N_"rNKD  
3. 建模任务： 5ms""LD/  
(64yg  
4. 建模任务：仿真参数 yBI'djL~>
 
\_B[{e7z  
偏振片#1: <qGu7y"  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 {GJ@psG*  
 高透过率(最大化) l<N}!lG|  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) R
Z+`T+zL  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) /d%=E  
偏振片#2: G\(|N9^:  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 H<3I 5Kgt  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 M|Rb&6O  
 光栅周期：100nm |DsnNk0c
 
 光栅材料：钨 0'IBN}  
Phke`3tth  
5. 偏振片特性 7nuU^wc  
h*v8#\b$J_  
 偏振对比度：(要求至少50:1) GI&h`X5,e  
J_;o|gqX  
>vA2A1WhW  
AA7C$;Z15~  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) #_u~/jhX  
Y0X-Zqk'  
r9dyA5oD  
rOVVL%@QqJ  
6. 二维光栅结构的建模 hvaSH69*m  

,I,\ml  
p3^m9J  
 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。 /gG"v5]  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 JeE;V![  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 yNTK
.  
[W7CXZDd  
rh^mJUh  
j*vYBGD  
7. 偏振敏感光栅的分析 )>Yu!8i  

b1($R[  
 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。 ^N)R=tl  
 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) y_?Me]  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 ){b@}13cF  
8. 利用参数优化器进行优化 pJtex^{!:  

q*>&^V$M  

X93!bB  
 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。 WILMH`  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 >j QWn@  
 在该案例种，提出两个不同的目标： 5bgs*.s  
 #1:最佳的优化函数@193nm wY_)y  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 7yh/BZ1  
c.e2M/  
9. 优化@193nm l~$+,U&XNe  
%B.yW`,X  
 初始参数： )'+8}T]xQ  
 光栅高度：80nm
@n
Cd  
 占空比：40% v p/yG   
 参数范围： ilqy/fL#  
 光栅高度：50nm—150nm *vwbgJG! *  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) e(<str
>  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 736Jq^T  
\r+8qC[,  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 jIyB  
 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。 OL^l 3F  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 L bmawi^  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 ]Yn_}Bq  
~G6Ox)/  
10. 优化@193nm结果 W~7A+=&  
GVYkJ0,  
 优化结果： QvKh,rBFVG  
 光栅高度：124.2nm  x5-}h*  
 占空比：31.6% v: OR   
 Ex透过率：43.1% .E8_Oz  
 偏振度：50.0 kZGRxp9  
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。 I!Z_[M  
wMg0>  
 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。 EZ`te0[  
 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。 2KYw}j|5  
 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。 oUQ,6
1H  
?q{,R"  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 hRD=Y<>A  
heC/\@B  
A
y0U=#XP  
 初始参数： ,N]H dR  
 光栅高度：80nm UKT%13CO4U  
 占空比：40% ORJIo
  
 参数范围： 
po2!  
 光栅高度：50nm—150nm 67G?K;)e  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) &&8IU;J  
 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% zGkS^Z=(  
QLiu2U o  
 优化结果： 8"8t-E#?  
 光栅高度：101.8nm #(N+(():  
 占空比：20.9% %,@e^3B  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） )I^7)x  
 偏振对比度：50.0 jN;@

=COi  
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。 'mFqEn  
-~v2BN/  
12. 结论 '}Z~JYa0  
Tz8PSk1[  
 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) IID-k  
 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 qzKdQ&vO  
(如Downhill-Simplex-algorithm) Vr`R>S,-
 
 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。 [ 0KlC1=