[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） X@2[!%n
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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。 Ao69Qn  
&2d^=fih  
1. 线栅偏振片的原理  bF0y`  
@~qlSU&  
2. 建模任务 Np$pz  

py6|uGN  
d dkh*[  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 x$tx!%,)/S  
 偏振元件的重要特性： xlZ"F  
 偏振对比度 MuQyHEDF  
 透射率 ^y]CHr  
 效率一致性 @7e h/|Y,  
 线格结构的应用(金属) ~k'KS 7c  
imv[xBA(d  
3. 建模任务： ,`ST Va-  
UR>zL3  
4. 建模任务：仿真参数 <Wn={1Ts"  
ELZCrh6*  
偏振片#1: FctqE/>}I  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 B"ZW.jMaI  
 高透过率(最大化) )7l+\t  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) 4C\>JGZvq  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) 7O^ySy"l  
偏振片#2: SV0E7qX  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 xDD3Y{K  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 a;WRTV  
 光栅周期：100nm }OZp[V  
 光栅材料：钨 -!f)P=S  
FAkjFgUJp  
5. 偏振片特性 >RZ]t[)y  
ViIt'WX  
 偏振对比度：(要求至少50:1) ]r8t^b
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(LbAP9Zj#f  
kscZ zXv  
kclClB:PS  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) Ab ,n^  
2oyTS*2u_&  
#9M6 q  
bw\fKZ  
6. 二维光栅结构的建模 ZG:#r\a  

nk|j(D  
M0zJGIT~b  
 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。 v]SHude{  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 >{?~cNO&  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 4=!SG4~o  
=@q 9,H  
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Hd  
lO3W:,3_a  
7. 偏振敏感光栅的分析 6bF?2 OC  

<+I^K 7   
 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。 =oQw?,eY  
 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) qKNX^n;  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 cVya~ *  
8. 利用参数优化器进行优化 G|MjKe4}  

d*Q:[RUf,  

>oSNKE  
 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。 U+:oy:mz  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 "h?;)Ye  
 在该案例种，提出两个不同的目标： 2NHuZ.af  
 #1:最佳的优化函数@193nm Fb#.Gg9b>  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 7ADh  
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9. 优化@193nm xEdCGwgp#  
Elthxj  
 初始参数： 9DcUx-   
 光栅高度：80nm DY1?37h  
 占空比：40% J%}9"Q5  
 参数范围： o8B_;4uB  
 光栅高度：50nm—150nm 2r;^OWwr?  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ."b=dkx  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 H^_]' ~.  
!_0kn6S5  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 m| 8%%E}d  
 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。 4bXAA9"  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 b*$/(2"m  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 (}E-+:vFU  
\|^fG9M~  
10. 优化@193nm结果 )#ze  
Zkl:^!*  
 优化结果： wUkLe-n,dE  
 光栅高度：124.2nm ]=ar&1}J  
 占空比：31.6% k<W n  
 Ex透过率：43.1% .s$#: ls?  
 偏振度：50.0 dv3+x\`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。 nTrfbK@  
]}z;!D>  
 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。 _\yrR.HIa  
 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。 Y#'mALC2  
 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。 cy)b/4h@  
jRIjFn|~{Y  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 G#n99X@-  
#k? Rl  
[?TQ!l}8A  
 初始参数： &We1i&w  
 光栅高度：80nm Q]X0O10  
 占空比：40% x" 2
1 Jh  
 参数范围： f:
iK5g
 
 光栅高度：50nm—150nm ;:xOW$  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) =uKGh`^[  
 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% ,Yhy7w  
bqY}t. Y&"  
 优化结果： .&2pZ  
 光栅高度：101.8nm *8k`m)h26  
 占空比：20.9% JtYc'%OF  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） 
b:fy  
 偏振对比度：50.0 #sit8k`GR8  
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。 ]e+IaZ[Wo  
{#M=gDhbX  
12. 结论 #u+BjuZo  
L^PZ\OC  
 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) ?#]K54?  
 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 1xK'T_[  
(如Downhill-Simplex-algorithm) [;B_ENV  
 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。 N>i1TM2