[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） A!}Wpw%(/  
{Z<4  
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。 ]wLHe2bEu  
%H\i}}PTe  
1. 线栅偏振片的原理 qv<[f=X9|  
X^4HYm  
2. 建模任务 <6k5nEh  

ZgCG'SU  
@;m7u
  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 XBv:$F.>$  
 偏振元件的重要特性： d)m+Hc.  
 偏振对比度 pQc5'*FKd  
 透射率 xcO Si>  
 效率一致性 Y>z~0$  
 线格结构的应用(金属)
$<c0Z6f  
yRaB\'  
3. 建模任务： A$G>D3  
\`?l6'!  
4. 建模任务：仿真参数 tiJY$YqA  
f,Vj8@p)x  
偏振片#1: 0sW=;R2  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 i,>yIPBU!  
 高透过率(最大化) X 10(oT  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺)
gE^ {@^  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段)
'6*^s&H~  
偏振片#2: ;RNU`Ip  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 9(k5Irv"'h  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 X $LX;Lv  
 光栅周期：100nm >x0"gh  
 光栅材料：钨 -AcLh0pc  
?<c)r~9]  
5. 偏振片特性 fvKb0cIx]  
k4te[6)  
 偏振对比度：(要求至少50:1) h32QEz-+  
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ej
dYh $  
D{YAEG   
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) 1euL+zeh  
Eh\0gQ=  
T-pes1Wu  
)`?Es8uW  
6. 二维光栅结构的建模 KWIH5* AM  

6tXx--Nh  
.-t#wXEi  
 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。 iK{ a9pt  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 -miWXEe@l  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 7)sEW#d!  
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Tp1  
Fl\X&6k  
wb^Yg9  
7. 偏振敏感光栅的分析 sev^  

!$r4 lu  
 可通过“偏振分析器”对偏振敏感光栅进行分析，该工具是VirtualLab光栅工具箱的一部分。 M^I*;{
w6i  
 偏振片最重要的几个特性可直接进行选择(如偏振度、透射率和反射率) z6e)|*cA$  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 WvVHSa4{  
8. 利用参数优化器进行优化 N|pjGgI  

%KL"f  

e<s56<3j  
 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。 %''z~LzJ8  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 4Eh 2sI  
 在该案例种，提出两个不同的目标： pE(\q+1<  
 #1:最佳的优化函数@193nm 'vKB]/e;  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 Q7oJ4rIP  
:|/bEP]p/  
9. 优化@193nm Cw1Jl5OVZ  
c(jF^ 0~  
 初始参数： ??tyz4$;  
 光栅高度：80nm "4N%I  
 占空比：40% FtbqZN[  
 参数范围： 6||zwwk'.  
 光栅高度：50nm—150nm 5qo^SiB.  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 5m2(7FC%su  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 xo#&&/6  
_%#Q \D  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 vaQZ1a,  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 H'68K8i0  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 Oq~>P!=  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 IgH[xwzy[  
Rt!G:hy7  
10. 优化@193nm结果 lN94 b3_W  
q H&7Q{  
 优化结果： .-[uQtyWW  
 光栅高度：124.2nm nnLE dJ}n  
 占空比：31.6% x]umh{H~  
 Ex透过率：43.1% DArEIt6Q  
 偏振度：50.0 K|$Dnma^n  
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。 '@'~_BBZP  
v w$VRPW  
 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。 ZM"J5}h  
 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。 ]|g{{PWH  
 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。 F,{M!dL  
0JTDJZOz@#  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 ]Cy1yAv={  
\F=w~ $)  
.QX|:]|n  
 初始参数： hU=n>g>nx  
 光栅高度：80nm .lrI|BH?z  
 占空比：40% +f/G2qY!t  
 参数范围： |aef$f5  
 光栅高度：50nm—150nm hPtSY'
_@_  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) kO
R5'rh  
 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% *k'D%}N:  
J
\U}U'qP  
 优化结果： %Y8#I3jVJ  
 光栅高度：101.8nm ~5$V8yfx h  
 占空比：20.9% yv||:wZC  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） h,B ]5Of  
 偏振对比度：50.0 Z\8TpwD2  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求，尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 J1DX}h]  
($:s}_<>s  
12. 结论 m}w~ d /  
J^[>F{8!n  
 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) C!xqp   
 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 hEAt4z0P  
(如Downhill-Simplex-algorithm) _ +Ww1f  
 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。 g[fCvWm#d