[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） A\?t^T  
'jO2pH/%  
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。 (A=PDjP!  
<Y6Vfee,&  
1. 线栅偏振片的原理 >V8!OaY5n  
cq>J]35  
2. 建模任务 }V]*FCpQ  

L{~ ]lUo  
rOOo42YW`  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 50 w
$PW  
 偏振元件的重要特性： :.=:N%3[  
 偏振对比度 l!}gWd,H  
 透射率 <k[_AlCmsg  
 效率一致性 t{UVX%b  
 线格结构的应用(金属) MP}-7UA#K  
W'"hjQ_  
3. 建模任务： ajkV"~w',|  
(}F@0WYT^O  
4. 建模任务：仿真参数 'bRf>=  
$m ;p@#n  
偏振片#1: @5&57R3>  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 kKRu]0J~[  
 高透过率(最大化) Tp@Yn  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) X"3p/!W.4  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) )'jGf;du  
偏振片#2: Ur 1k3  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 ;Qy Ew5  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 xY)eU;*  
 光栅周期：100nm H,<CR9@(5d  
 光栅材料：钨 7kD?xHpe  
)0I-N)  
5. 偏振片特性 o_\vudXK  
E`LaO  
 偏振对比度：(要求至少50:1) t ^>07#z  
`hY%HzV
=  
Vel(+HS  
1\Bh-tzB  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) 7V^j9TC  
O<wH+k[  
\1-lda  
1c/<2xO~  
6. 二维光栅结构的建模 Xgh%2;:  

aPe*@py3T  
p-"wY?q  
 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。 ~{g/  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 Z}zka<y6K6  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 j/O9LygB  
9'Z{uHi%  
6`7`herE}  
o9ys$vXt*  
7. 偏振敏感光栅的分析 Z 9cb  

9*JxP%8T~X  
 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。 6(\-aH'Ol  
 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) S&=@Hj-  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 08@4u L
 
8. 利用参数优化器进行优化 ej7N5~!,s  

g<F+Ldgj  

902A,*qq  
 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。 Ts, U T L  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 VwBw!,%Ab  
 在该案例种，提出两个不同的目标： oT:wGBW  
 #1:最佳的优化函数@193nm ?N+pWdi  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 qc'KQ5w7!  
{a>JQW5=  
9. 优化@193nm }|-8-;  
{>64-bU  
 初始参数： WSF$xC/~  
 光栅高度：80nm /Re67cMQ*  
 占空比：40% R))4J  
 参数范围： \2f?)id~  
 光栅高度：50nm—150nm oN83`Z  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) [N*S5^>1  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 $D^27q:H  
=JTwH>fD  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 BVv-1$ U^  
 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。 =%}(Dvjv  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 5^
qs>k[mN  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 DjZTr}%q  
~y 2joStx  
10. 优化@193nm结果 x `%x f  
<|3F('Q"  
 优化结果： fP;I{AiN~  
 光栅高度：124.2nm lS2`#l>  
 占空比：31.6% =L"I[  
 Ex透过率：43.1% FAGi`X<L  
 偏振度：50.0 Mu" vj*F  
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。 H11@ DQ6  
+5GC?cW  
 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。 |e+r~).4B  
 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。 tOj5b7'ui  
 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。 m*e8j[w#  

)DW".c  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 w(Mi?  
`]&'yt  
tsB}'+!v#  
 初始参数： je:J`4k$  
 光栅高度：80nm &`"uKO]  
 占空比：40% xy)W_~Mk  
 参数范围： % 5!Y#$:{o  
 光栅高度：50nm—150nm 'F1<m^  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) "LZv\c~v,%  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% <Lle1=qQ  
`Z`o[]%  
 优化结果： nzB!0U  
 光栅高度：101.8nm y+.(E-g  
 占空比：20.9% ;UQ&yj%x  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） 'Te'wh=Y  
 偏振对比度：50.0 2Aq+:ud)P  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求，尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 iqTmgE-  
5)4?i p  
12. 结论 U`4t4CHA  
rqM_#[Y?  
 应用的偏振分析器可以评价偏振光栅与波长和角度的关系。(同样适用于极紫外光谱范围) yAJrdY"  
 VirtualLab参数优化工具箱提供了不同的优化方式，用以改善提高光学元件的性能 51>OwEf<R  
(如Downhill-Simplex-algorithm) Pv$O=N6-  
 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。 ,ce$y4%(