[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） ju8>:y8  
)v'WWwXY>  
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。 ahusta  
Ki;*u_4{  
1. 线栅偏振片的原理 Akq2 d;  
) ;EBz  
2. 建模任务 {a =#B)6  

mVj9,q0  
9Gvd&U  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 a1T'x~ '  
 偏振元件的重要特性： sU=H&D99  
 偏振对比度 Na<pwC  
 透射率 CXH&U@57{  
 效率一致性 ))qy;Q,  
 线格结构的应用(金属) esJ~;~[@(r  
l|u>Tb|V  
3. 建模任务： })'B<vq  
b!+hH Hv:  
4. 建模任务：仿真参数 8=!D$t\3  
{B~QQMEow  
偏振片#1: d9k0F OR1  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 ><4<yj1  
 高透过率(最大化)
W~)}xy  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) N"Z{5A  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) ,<.V7(|t)  
偏振片#2: `~cqAs}6]Q  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 ,>:U2%  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 |NlO7aQ>2H  
 光栅周期：100nm <;lkUU(WT2  
 光栅材料：钨 ${DUCud,kY  
t^&Cxh  
5. 偏振片特性 11NQR[  
,Co|-DYf}  
 偏振对比度：(要求至少50:1) )Om*@;r(  
p#-Z4-`  
-uS!\  
Zj(AJ*r  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) 9gW|}&-  
j/DzCcp7  
;[ZEDF5H  
MxKS4k  
6. 二维光栅结构的建模 "MeVE#O  

`>o{P/HN  
-E[Kml~U  
 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。 :@Pl pFK  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 
U4'#T%*  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 $t+,Tav  

~g91Pr   
XPc^Tq  
l]5KN  
7. 偏振敏感光栅的分析 8\^R~K`sY  

x>K Or,f  
 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。 gb1V~  
 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) }CSDV9).S  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 &C_j\7Dq  
8. 利用参数优化器进行优化 3Tcms/n  

FaAC&F@u  

g&L!1<, p  
 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。 +
Ze}
B*0  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。  }FROB/  
 在该案例种，提出两个不同的目标： qZdQD  
 #1:最佳的优化函数@193nm #\{l"-  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 E:68?IJ  
[jQp
~&
nY  
9. 优化@193nm b=C*W,Q_#  
yX>K/68  
 初始参数： qz_7%c]K[  
 光栅高度：80nm )rU  
 占空比：40% >58YjLXb  
 参数范围： K-)] 1BG  
 光栅高度：50nm—150nm xK[ou'  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) K8|r&`X0  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 /xBb[44z8  
Wu/]MBM  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 RMV/&85?y  
 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。 r8?gD&c}  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 -m zIT4  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 N{!i
=A  
Vr)S{k-Q  
10. 优化@193nm结果 o'aEY<mZ7  
Y1\}5k{>  
 优化结果： { 'eC`04E  
 光栅高度：124.2nm /{J4:N'B>  
 占空比：31.6% u/
0h$l  
 Ex透过率：43.1% H7Rx>h_  
 偏振度：50.0 C3f' {}  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 "S]0  
`g?Negt\v  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 xj)F55e?  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 O/(`S<iip  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 .hb:s,0mP  
net@j#}j-  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 xIW3={b3  
sE<V5`Z=  
p`dU2gV  
 初始参数： Et_bH%0  
 光栅高度：80nm PdFKs+Z`  
 占空比：40% EJ.SW5  
 参数范围： -7[@R;FS  
 光栅高度：50nm—150nm 2zA4vZkbcw  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) p4rL}Jm&  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% \:'/'^=#|  
M/'sl;  
 优化结果： {<p?2E  
 光栅高度：101.8nm )EuvRLo{S7  
 占空比：20.9% 1=c\Rr9]  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） eK=xrk  
 偏振对比度：50.0 mDABH@R  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求，尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 M)+H{5bt  
`AtBtjs RV  
12. 结论 X7MM2V  
U$.@]F4&  
 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) g)[V(yWu  
 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 nnEgx;Nl0  
(如Downhill-Simplex-algorithm) P )"m0Lu<  
 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。 nNV'O(x}