[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） CS5[E-%}T=  
k#7A@Vb  
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。 ]ms+Va_/  
SJlE!MK  
1. 线栅偏振片的原理 n3qRt  
r* l c#  
2. 建模任务 y~\uS  

^]~!:Ej0  
ET 0(/Zz  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 <`NsX 6t  
 偏振元件的重要特性： !_;J@B  
 偏振对比度 >,I'S2_Zl  
 透射率 GCX?W`
  
 效率一致性 pn){v  
 线格结构的应用(金属) &%8I
BT  
' I!/I  
3. 建模任务： eT]*c?"  
TeO'E<@  
4. 建模任务：仿真参数 +P,ic*Kq*  
a2kAZCQ  
偏振片#1: zK{}   
 偏振对比度不小于50@193nm波长 o;#8=q  
 高透过率(最大化) t5u#[*  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) ='_3qn.  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) 0IA'5)  
偏振片#2: )0"T?Ivp]  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 }UQ,B  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 C*B5"s"  
 光栅周期：100nm <*-8E
(a  
 光栅材料：钨 mV)t  
%y*'bS  
5. 偏振片特性 $b2~H+u(  
J&}1=s  
 偏振对比度：(要求至少50:1) rmtCCPF?0  
i~R+g3oi  
&^uaoB0  
m_BpY9c]5  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) LU`)  
&-JIXVd*R  
,dw\y/d
n  
Q~k|lTf  
6. 二维光栅结构的建模 Ggsts  

TXS`ey  
8Gy*BpmJn  
 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 iE'  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 0Zo><=  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 'zT7$ .L  
N'$P( bx  
nn$^iw`  
[KbLEMrPba  
7. 偏振敏感光栅的分析 E}a.qM'  

,Mi'NO  
 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。 4;gw&sFF  
 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) es\ qnq  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 ZrA*MN  
8. 利用参数优化器进行优化 PxvxZJf$@  

Br&&#  

@~N"MsF3  
 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。 )1R[X!KQ7  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 @H(7Mt  
 在该案例种，提出两个不同的目标： qQO*:_ezzk  
 #1:最佳的优化函数@193nm $=^}J6  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 fQg^^ZXe"  
v)nv"o[  
9. 优化@193nm WX_g  
"{H{-`Ni  
 初始参数： 3webAaO  
 光栅高度：80nm ^^tTA^  
 占空比：40% c'Z)uquvP  
 参数范围： j]5e$e{  
 光栅高度：50nm—150nm $vYy19z  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) kApDD[N  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 TlX:05/V8  
{)!ua7GF0H  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 YN:Sn\`D 8  
 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。 ^gpd '*b
 
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 6cbV[!BL  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 TeR
bW  
H_Sv,lwz;c  
10. 优化@193nm结果 e7&RZ+s#wZ  
2bw.mp&v1  
 优化结果： -ik((qx_  
 光栅高度：124.2nm D(dV{^} 9  
 占空比：31.6% g}a+%Obb  
 Ex透过率：43.1%
$*P+  
 偏振度：50.0 Q^l!cL| {  
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。 k+je-%hPj  
?6x&A t  
 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。 REi"Aj=  
 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。 iS"6)#a72  
 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。 DZb0'+jQ  
0R(['s:3`  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 hjk]?MC  
e},:QL0X  
mc@Z+t'  
 初始参数： -qpM 6t  
 光栅高度：80nm _z.CV<  
 占空比：40% ~YviXSW  
 参数范围： ~G6xk/+n-m  
 光栅高度：50nm—150nm Ag2Q!cq  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) |Dq?<Ha  
 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% qvhG^b0h  
j/E(*Hv  
 优化结果： ?@Tsd@s~r  
 光栅高度：101.8nm fmUrwI1 %  
 占空比：20.9% ?hIDyM  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） $`0,N_C<}  
 偏振对比度：50.0 N#R8ez`  
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。 1 un!  
t 0p  
12. 结论 G2@'S&2@s  
[=Nv=d<[p  
 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) q_BMZEM  
 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 ~HtD]|7  
(如Downhill-Simplex-algorithm) o4z|XhLr  
 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。 1UB.2}/: