[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） #!C/~"Y*`|  
\_CC6J0k  
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。 d5UdRX]*  
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h8A<  
1. 线栅偏振片的原理 7WKb| /#;  
-7$7TD`'7  
2. 建模任务 kk )9!7  

DXsp 2
  
pa4z
Sl  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 mfg{% .1  
 偏振元件的重要特性： }&bO;o&>  
 偏振对比度 MXq+aS{  
 透射率 o{37}if  
 效率一致性 [;  
 线格结构的应用(金属) oGu-:X=`9  
ofC=S$wX  
3. 建模任务： -}AAA*P  
XFUlV;ek  
4. 建模任务：仿真参数 ,Hlbl}.ls  
[>U'P1@ql  
偏振片#1: []}E- V  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 {r yv7G  
 高透过率(最大化) 6F(;=iY8  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) S|CN)8Jsi  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) ds}:t.3}6  
偏振片#2: S%uwQ!=O8  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 k?zw4S  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 Y@)/iwq  
 光栅周期：100nm qb'4x){  
 光栅材料：钨 yr8 b?m.x  

FZf{kWH  
5. 偏振片特性 ve|ig]$5g<  
2uujA* ^  
 偏振对比度：(要求至少50:1) 1U[Q)(P  
(1Q G]1q  
R~TzZ(Ah]  
P_6JweN  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) >|Yr14?7  
di$\\ Ah  
4}-{sS}MP  
QfPsF@+-`7  
6. 二维光栅结构的建模 X0G6Wp  

TC[(mf:8  
L{PH8Xl_  
 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。 p8gm=  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 W5a7HkM  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 A:Y ([  
EGJ d:>k  
!g|)?XWc  
`hpX97v  
7. 偏振敏感光栅的分析 -]hk2Q0   

Kd,8PV*_  
 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。 
^W8kt  
 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) =Pj+^+UM  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 m+m2<|%x  
8. 利用参数优化器进行优化 2&b?NqEeZ  

k{Ad(S4J&  

9Su4nt`i  
 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。 o*5iHa(Qm  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 Q3h_4{w  
 在该案例种，提出两个不同的目标： gPT<%F  
 #1:最佳的优化函数@193nm 3aX/)v.:4  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 r3
;@  
(i2R1HCa  
9. 优化@193nm H\vd0DD;  
%:S4OT8]  
 初始参数： y]U]b G{  
 光栅高度：80nm VY1&YR}Y  
 占空比：40%
Q# Yba  
 参数范围： B=d :r  
 光栅高度：50nm—150nm ]Y.GU7`  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) y&&%%3  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 m8ApiGG  
zBjtPtiiI8  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 GZt L-  
 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。 ,wYA_1$$H  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 G2y
`yg  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 :3N&&
]
  
e0z(l/UB  
10. 优化@193nm结果 \8<ZPqt9  
DQI b57j
 
 优化结果： U_KCN09  
 光栅高度：124.2nm ;@<Rh^g]  
 占空比：31.6% f`vu+nw  
 Ex透过率：43.1% 259R5X<V  
 偏振度：50.0 ;.U<Lr^9#  
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。 V'^E'[Dd{  
YAP,#a  
 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。 HT%'dZ1  
 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。 ,CxIA^  
 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。 }bZb8hiG  
xOt {Vsv  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 H8!
)zZ  
N?s`a;Q[=  
 SH6+'7  
 初始参数： q|ZzGEj:OV  
 光栅高度：80nm t2LX@Q"  
 占空比：40% eA_]%7+`  
 参数范围： 85:KlBe%+  
 光栅高度：50nm—150nm (91 YHhk{  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ]4onY>  
 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% 0[ZB^  
4TRF-f  
 优化结果： Yb\d(k$h  
 光栅高度：101.8nm  r m  
 占空比：20.9% WBWIHv{j  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） watTV\b  
 偏振对比度：50.0 ue1g(;  
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!#\T;H  
WD@v<Wx)  
12. 结论 Dkg^B@5Xr  
w<u@L  
 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) Van=dzG  
 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 BtrMv6  
(如Downhill-Simplex-algorithm) <+UJgB A-  
 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。 !u;gGgQF