[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） ^-7{{/  
Y~bGgd]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。 q\5C-f  
j~Xn\~*n  
1. 线栅偏振片的原理 c'6$`nC  
6PI-"He  
2. 建模任务 6<A3H$3b  

6Bm2_B  
OKq={l  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 KbV%8nx!!  
 偏振元件的重要特性： 6ypqnOTr  
 偏振对比度 X{riI^(  
 透射率 cM'5m  
 效率一致性 }tT*Ch?u  
 线格结构的应用(金属) *:A)j?(  
QWGFXy,=1  
3. 建模任务： "ae55ft//  
Q
,`Y  
4. 建模任务：仿真参数 0Z{(,GU  
}t #Hq  
偏振片#1: t|zLR  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 ,/>~J]:\;  
 高透过率(最大化) YB}_zuZ4&  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) S.OGLLprp  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) way-Q7  
偏振片#2: 1P\_3.V{  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 W}1h~rNy  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 \:?H_^^d  
 光栅周期：100nm ]H[FZY  
 光栅材料：钨 )FqE8oN-  
2'r8#,)  
5. 偏振片特性 , 0rC_)&B  
l9.wMs*`X  
 偏振对比度：(要求至少50:1) 7iKbd  
?Xo9,4V1  
{:enoV"  
Cst>'g-yB  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) :1>R~2  
/qL&)24  
<`9:hPp0  
#zt+U^#)  
6. 二维光栅结构的建模 \ca4X{x  

i,,>@R  
Dx[t?-  
 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。 ;@d<*  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 +T^m  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 &/, BFx"  
i
x&hsNzD  
MOmp{@  
[*>@hx  
7. 偏振敏感光栅的分析 pp[? k}@  

X>|.BvY|  
 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。 .[Sv|;x"E  
 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) 95
wV+ q*  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 M=N`&m\  
8. 利用参数优化器进行优化 r%'2a+}D  

W3 8=fyD  

xD1B50y U  
 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。 8a)EL*LH`  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 $@&bK2@.(  
 在该案例种，提出两个不同的目标： =C\S6bF%  
 #1:最佳的优化函数@193nm :({lXGc}4?  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 I( y Wct  
Y!*,G]7  
9. 优化@193nm uX0wg  
sX_^H%fd  
 初始参数： @,aL'2G  
 光栅高度：80nm iZyk2kc  
 占空比：40% rjR  
 参数范围： uV 6f~cQ  
 光栅高度：50nm—150nm Z21XlbK  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) [bOy,^@4  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 v*BA\&  
nC&rQQFF  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 Z*ZG5e  
 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。 In;z\"NN4  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 Y]gt86  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 s_*eX N  
!J6s^um  
10. 优化@193nm结果 n'h )(^  
'FUPv61()  
 优化结果： <0LB]zDWe6  
 光栅高度：124.2nm y=j[v},4  
 占空比：31.6% Z.mV fy%  
 Ex透过率：43.1% 1VZ>*Tl  
 偏振度：50.0 Z?Q2ed*j  
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。 u('OHPqq  
c,~44Z  
 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。 8\V-aow  
 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。 n `Xz<Q!  
 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。 BA>0 +  
Qom@-A  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 S2s-TpjB<  
mX1oRhf  
\rN_CBM  
 初始参数： ) k2NF="o  
 光栅高度：80nm JX/d;N7a  
 占空比：40% &4%J35~  
 参数范围： 'OihA^e  
 光栅高度：50nm—150nm &+^ # `nq  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) y-X'eCUz  
 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% i-=ff  
LK%B6-;~-  
 优化结果： [:=[QlvV  
 光栅高度：101.8nm Kk(u
cO  
 占空比：20.9% G
JuD :  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） @ixX?N)V  
 偏振对比度：50.0 Iw:("A&~  
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。 ,6bMfz  
%N  
12. 结论 '_<`dzz  
U`Ag|R  
 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) zn x_p/V  
 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 2r0!h98  
(如Downhill-Simplex-algorithm) Rp|&1nS  
 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。 &sgwY