[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） m(Pz7U.Q  
AqTR.}H  
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。 i|::vl  
Uj y6vgU;  
1. 线栅偏振片的原理 +^o3}`  
0$Qn
#K  
2. 建模任务 C{U[w^X  

x|P<F2L  
n:{-Vvt  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 (dw3'W  
 偏振元件的重要特性： MV:<w3!  
 偏振对比度 =2GP^vh  
 透射率 htNL2N  
 效率一致性 Vf#oKPP1  
 线格结构的应用(金属) 98<bF{#0WM  
6=aBD_2@  
3. 建模任务： M,=@
|U/B  
ZKiL-^dob  
4. 建模任务：仿真参数 wjw<@A9  
QZz{74]n  
偏振片#1: pEqr0Qwh  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 N23+1h  
 高透过率(最大化)
^+Y-=2u:  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) rA>A=,  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) 96([V|5K  
偏振片#2: 9, sCJ5bb"  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 3e!a>Gl*  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 HquB*=^xh  
 光栅周期：100nm e{#a{`?Uez  
 光栅材料：钨 O_%PBgcJr  
8{U]ATx'(  
5. 偏振片特性 u:qD*zOq  
-sGWSC  
 偏振对比度：(要求至少50:1) !Sr0Im0  
:p*ojl|  
#E~WVTOw  
d~xU?)n)  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) DftGy:Ah3  
cVv4gQD\  
6vp8LNSW  
/d]V{I~6  
6. 二维光栅结构的建模 V+@%(x@D_  

8=zM~v)   
`mHOgS>|  
 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。 olQ8s*  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 &>wce5uV  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 7T(OV<q;#  
j@_) F^12  
^|hRu{QW  
;JD3tM<  
7. 偏振敏感光栅的分析
M&BM,~  

O+UV\  
 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。 E?c{02fu  
 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) &j
~|3  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 (^s&#_w03  
8. 利用参数优化器进行优化 &l!{!f4  

CFS3);'<|  

R4rm>zisVX  
 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。 {dr&46$p  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 Lw+1|  
 在该案例种，提出两个不同的目标： ,mBKy
a)  
 #1:最佳的优化函数@193nm i2%m}S;D9  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 +hvIJv ?  
{J6sM$aj  
9. 优化@193nm RNrYT|  
SYW=L  
 初始参数： 1&dsQ,VDl  
 光栅高度：80nm G]NtX4'4  
 占空比：40% CTrs\G  
 参数范围： UEYM;$_@4o  
 光栅高度：50nm—150nm {uQ)p=  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) _2Xu1q.6~5  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 {@F["YPxy  
r(2'0JQ  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 q?]@' ^:;  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 _>)"+z^r  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 m+8b2H:V  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 s2v#evI`+  
2Q'XB  
10. 优化@193nm结果 { )GE
gC  
Y1ilH-8  
 优化结果： zam0(^=  
 光栅高度：124.2nm }ok nB  
 占空比：31.6% iYQy#kO  
 Ex透过率：43.1% mW(_FS2%,  
 偏振度：50.0 ]Q_G /e  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。
0}
7Rm>  
sluZ-,zE  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 .yh2ttf<gB  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 Nb9V/2c;V  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 o/[yA3^  
Fh4w0u*Q  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 I%b:Z  
64?$TT  
Ac(irPrD  
 初始参数： 1eyyu!
  
 光栅高度：80nm <[f2ZS6  
 占空比：40% -/7=\kao%  
 参数范围： ]4Yb$e`  
 光栅高度：50nm—150nm l \n:"*To  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) JOne&{h]J"  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% .O-DVW Cm  
Olh%"=*;  
 优化结果： F*( A; N_y  
 光栅高度：101.8nm )"3oe?  
 占空比：20.9% =ZIFS  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） j.v _  
 偏振对比度：50.0 K]*ERAfM%m  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求，尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 T:~W.3  
7MJ)p$&  
12. 结论 mb`}sTU).  
2DqHqq9m  
 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) WK)k-A^q  
 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 Nl)j
Q  
(如Downhill-Simplex-algorithm) x]+KO)I  
 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)C