[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） y;O 6q206  
e"Z,!Q^-L  
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。 v~p?YYOm<  
O_5;?$[m  
1. 线栅偏振片的原理 PC%_^BDW  
'SIc2H  
2. 建模任务 7'`nTF-@v  

77 ?TRC  
RaC6RH  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 GW]t~EL  
 偏振元件的重要特性： Gr3 q  
 偏振对比度 hG}/o&}U  
 透射率 GW9,%}l^;  
 效率一致性 ~\%H0.P6  
 线格结构的应用(金属) .0|_J|{  
Q"qJ0f)  
3. 建模任务： FE06,i\{  
Af^9WJ  
4. 建模任务：仿真参数 D9n+eZ  
B\`${O(  
偏振片#1: uR!'v  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 ZV07;`I  
 高透过率(最大化) /4+*!X  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) Y2+YmP*z`  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) lDs C>L-F  
偏振片#2: `EiL~*  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 eJEcLK3u  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 x+1-^XvK  
 光栅周期：100nm ^SwU]e  
 光栅材料：钨
?X7nM)  
 ~"h V-3U  
5. 偏振片特性 V.o*`V  
7re4mrC  
 偏振对比度：(要求至少50:1) oK&G  
AP?m,nd6  
Qb:.WMj[q+  
c>C!vAg  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) GU xhn  
*`tQX$F  
\9}-5  
>SD?MW1E  
6. 二维光栅结构的建模 EhN@;D+  

?Y9VviC  
vNU[K%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。 &2W`dEv]?  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 U,aMv[ZB  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 /NVyzM51V  
h0VeXUM;.  
_^^5  
&hzr(v~;  
7. 偏振敏感光栅的分析 o1Wf#Zq  

*(VwD)*  
 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。 8sL+ik"  
 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) /IC]}0kkp  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 LM".
]f!,  
8. 利用参数优化器进行优化 yLt>OA<X  

PS?
?wlp7  

)KYU[  
 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。 77G4E ,]  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 mS]soYTQ  
 在该案例种，提出两个不同的目标： Uz7V2r%]  
 #1:最佳的优化函数@193nm H"|oI|~  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数  c$)!02  
}cg 1CT5  
9. 优化@193nm +#g4Crb  
0-U%R)Q  
 初始参数： &F +hh{  
 光栅高度：80nm BCr*GtR)W  
 占空比：40% @ds.)sKA>  
 参数范围： Wt!NLlN8  
 光栅高度：50nm—150nm &>hln<a>  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) Qexv_:C  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 <U""CAE  
?w@KF%D
 
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 TK%MVLTK  
 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。 6x! q  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 Il<ez
D{  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 H=_k|#/  
[b@9V
_  
10. 优化@193nm结果 /909ED+)>9  
;<|m0>X  
 优化结果： OlYCw.Zu  
 光栅高度：124.2nm ,wk %)^  
 占空比：31.6% h)yAge  
 Ex透过率：43.1% 1${Cwb/F  
 偏振度：50.0 c(!{_+q"  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 B,ZLX/c9  
u_ym=N57`  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 `z`"0;,7S  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 <ApzcyC  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 )Ft>X9$  
V?Ye^-29  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 VW\
~
OH  
/;rk-I  
 =uIeur  
 初始参数： }G[Qm2k  
 光栅高度：80nm OYNPZRu
 
 占空比：40% JUC62s#_z  
 参数范围： +8q]O%B   
 光栅高度：50nm—150nm z T#j.v  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) LXcH<)  
 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% Fu#mMn0c  
nHmi%R7k  
 优化结果： x-ShY&k  
 光栅高度：101.8nm t0gLz J  
 占空比：20.9% }\)O1  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） +;wu_CQu  
 偏振对比度：50.0 M}tr*L  
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。 GOhGSV#  
>2?O-WXe  
12. 结论 )]C7+{ImC  
Ym"Nj  
 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) gdyP,zMD7  
 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 /I3>u  
(如Downhill-Simplex-algorithm) MUU9IMFJ  
 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。 dD0:K3@