[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） J+uz{  
5ajd$t  
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。 -ZH6*7!  
+[":W?j  
1. 线栅偏振片的原理 WelB"L  
v[]&yD  
2. 建模任务 <O3,b:vw  

oAF#bj_f  
{JtfEna  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 RG6U~o1  
 偏振元件的重要特性： E*s8 nQ"  
 偏振对比度 lZJbQ=K{  
 透射率 /DX6Hkkj%  
 效率一致性 @n;$Edza/  
 线格结构的应用(金属) RA*W Ys&xb  
4Un%p7Y~  
3. 建模任务： 
$ S]l%  
|3C5"R3ZGO  
4. 建模任务：仿真参数 'wjL7PI  
fl+2'~  
偏振片#1:  zt2#6v  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 >k8FUf(c  
 高透过率(最大化) jg3T1ROL  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) 6Ao{Aej|  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) O^r,H,3S  
偏振片#2: s&L 6
C[  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 ?sclOOh  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 64l(ru<  
 光栅周期：100nm k3UKGP1  
 光栅材料：钨 F/:Jp3@  
6]fz;\DgP  
5. 偏振片特性 )|B3TjHC  
-J^t#R^$`  
 偏振对比度：(要求至少50:1) mI,!8#  
K9c5HuGy  
PvW~EJ  
~ekV*,R"  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) (tQ0-=z  
<nJ8%aY,  
)26_7.|  
<CN+VXF  
6. 二维光栅结构的建模  lx&;?QQ  

:y^%I xs{1  
)<vuv9=k\%  
 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。 hIFfvUl  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 mH9_HK.C  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 L)3JTNiB  
HB9|AQ4K  
L~HL*~#d  
CDT3&N1'R  
7. 偏振敏感光栅的分析 H",q-.!  

"U*6?]f  
 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。 F~x>\?iN  
 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) JQH>{OB  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 n0opb [?  
8. 利用参数优化器进行优化 kGW4kuh)/q  

m!Fx#  

7(B"3qF8|  
 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。 h5}:>yc  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 M6H#Y2!ZbC  
 在该案例种，提出两个不同的目标： o$k9$H>Na  
 #1:最佳的优化函数@193nm 'L8B"5|>  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 QN^AihsPi  
%)sG 34  
9. 优化@193nm Mc<O ~  
zA*I=3E(  
 初始参数： UOcO\EA+  
 光栅高度：80nm Qb?eA  
 占空比：40% ,g:\8*Y>'  
 参数范围： xH>2$ ;f  
 光栅高度：50nm—150nm j S<."a/n  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) }S6"$R  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 N_R(i3c6U!  
G$-[(eu-  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 !Hx[ `3  
 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。 >6A8+=  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 nP#|JRn=  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 L<0eI
w  
MhZ\]CAs9  
10. 优化@193nm结果 k.!m-5E  
2dnyIgi  
 优化结果： dQJ)0!B  
 光栅高度：124.2nm -;j '=?  
 占空比：31.6% \&b1%Asyz  
 Ex透过率：43.1% UQ}#=[)2e  
 偏振度：50.0 cA{7*=G?  
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。 >
Qx :l#B  
4N8(WI"4S  
 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。 Zce/&  
 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。 90UZ\{">  
 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。 bz|-x"qk  
k%%0"+y#a  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 -d_7 q  
mY&(&'2T"  
CJe~>4BT  
 初始参数： 9z kRwrQ  
 光栅高度：80nm XB;C~:  
 占空比：40% D2]i*gs  
 参数范围： |H
,-V;  
 光栅高度：50nm—150nm R?iC"s!  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) jW;g{5X  
 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% A^vvw~!d
 
jKr>Ig=$tA  
 优化结果： T,/:5L9  
 光栅高度：101.8nm kV:T2}]|H  
 占空比：20.9% l$ufW|  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间）  ,$(a,`s)  
 偏振对比度：50.0 ?g9oiOhnG  
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。 P
auF)p  
0bl8J5Ar5  
12. 结论 nR8r$2B+t  
U5ME`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) QE+HL8c^s  
 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 SaFNPnk=  
(如Downhill-Simplex-algorithm) 1"f)\FPGe  
 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。 I6Ga'5bV