[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） p6V0`5@t  
[z{1*Xc  
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。 Wac&b  
Lqa4Vi  
1. 线栅偏振片的原理 rb.N~  
!F$6-0%  
2. 建模任务 1Pu~X \sO  

8nV+e~-w  
<]2wn  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 T8$y[W-c  
 偏振元件的重要特性： 73;GW4,  
 偏振对比度 W${Ue#w77  
 透射率 Svmy(w~m  
 效率一致性 99QU3c<.  
 线格结构的应用(金属) U
5de@Y  
/J;Kn]5e  
3. 建模任务： /U9"wvg  
(\x]YMLH  
4. 建模任务：仿真参数 y<Ot)fa$  
YS0<qSN
  
偏振片#1: sO@Tf\d  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 n:!_  
 高透过率(最大化) "chDg(jMZ  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) {P_.~0pc*  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) ?e 4/p  
偏振片#2: rx|pOz,:  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 ~4'$yWG  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 rey!{3U  
 光栅周期：100nm evmeqQG=  
 光栅材料：钨 > ~O.@|  
1yhD
rpm  
5. 偏振片特性 <LiPEo.R  
ym1Y4,  
 偏振对比度：(要求至少50:1) ww1[rCh\+  
K$=zi}J W  
wibNQ`4k  
SmO~,2=  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) 0g8NHkM:2a  
cr;da)  
es7=%!0  
X&H"51  
6. 二维光栅结构的建模 ?:0Jav  

ZN0P:==  
|FRg\#kf%  
 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。 $XH^~i;  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 h<QY5=SF  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 xAm6BB c  
Q3?F(ER@  
Nh+H9  
dM@1l1h/  
7. 偏振敏感光栅的分析 4*;MJ[|  

F#E3q|Q"BS  
 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。 _+MJ%'>S
 
 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) vl)l'
 
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 8&dF  
8. 利用参数优化器进行优化 hDGF
7  

J'r^/  

$*m-R*kt  
 利用VirtualLab参数优化器可根据给定的评价函数轻松地对结构参数进行优化。 wMN]~|z>  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 K3uRs{l|  
 在该案例种，提出两个不同的目标： Vxt+]5X  
 #1:最佳的优化函数@193nm U6s[`H3I{  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 "0TZTa1e  
BMf@M  
9. 优化@193nm K*dCc}:`  
<1!O1ab  
 初始参数： [2cD:JL  
 光栅高度：80nm ,/unhfs1q  
 占空比：40% a8Wwq?@  
 参数范围： c&Q$L }  
 光栅高度：50nm—150nm I%Z  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) O#r%>;3*  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 <OPArht  
Wc 'H  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 0{SL&<&  
 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。 \l3h0R  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 i@J;G`  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 u]@['7  
&cTU sK  
10. 优化@193nm结果 kG*~|ma  
A+{VGP^  
 优化结果： v &+R^iLE  
 光栅高度：124.2nm bZV
/l4TU  
 占空比：31.6% !|>"o7  
 Ex透过率：43.1% ? =+WRjF  
 偏振度：50.0 :M5l*sIO2  
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。 TS5Q1+hWHV  
dgePPhj  
 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。 ?bu>r=oIO]  
 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。 [0
e_*  
 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。 {l>hMxij  
"zy7C*)>r  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 p
()xz  
@=kSo -SX  
YK~%xo  
 初始参数： H>@+om  
 光栅高度：80nm n(]-y@X0_  
 占空比：40% uW3!Yg@  
 参数范围： ;9g2?-svw  
 光栅高度：50nm—150nm >F&47Yn  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) o _H`o&xr  
 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% " 2Dngw  
0
SPk|kr  
 优化结果： e?f IXk~b  
 光栅高度：101.8nm
G*v,GR  
 占空比：20.9% jF*j0PkNdb  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） lb1Xsgm{  
 偏振对比度：50.0 1ZRT: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，尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 C"enpc_C/  
}:#P)8/v>%  
12. 结论 >-{Hyx  
>@AB<$A  
 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) B?o7e<l[  
 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 SK
.: Q5:  
(如Downhill-Simplex-algorithm) \5cpFj5%  
 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。 OK gqT!