[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） .Kssc lSD1  
_aw49ag;  
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。 -qpe;=g&f  
8YO` TgW  
1. 线栅偏振片的原理 `}#n
#C)  
0(+dXzcwM  
2. 建模任务 xvW# ~T]  

$;j{?dvm.  
cfL:#IM  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 g4GU
28l  
 偏振元件的重要特性： %]!xr6d  
 偏振对比度 a t%qowt  
 透射率 mf\@
vI  
 效率一致性 59k-,lyU,  
 线格结构的应用(金属) iM"L%6*I^  
=6[R,{|C  
3. 建模任务： ,m;G:3}48  
Q`BB@E  
4. 建模任务：仿真参数 #fxdZm,  
EkEQFd 5g  
偏振片#1: xDIl  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 (w?W
=guHu  
 高透过率(最大化) a@N 1"O  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) ^2uT!<2  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) |L~RC  
偏振片#2: 0yL%Pjn6  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 L[lS >4eN  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 5>&C.+A 9  
 光栅周期：100nm L%I8no-Q  
 光栅材料：钨 'V}4_3#q  
1p(9hVA  
5. 偏振片特性 lA,*]Mr~  
O:+?:aI@  
 偏振对比度：(要求至少50:1) _tfi6UQ&lY  
!Z%pdqo`.  
Q&e*[l2M6  
nh>lDfJV<  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) ykNPKzW:  
77;|PKE /  
;b^"b{  
o<7'(Pz  
6. 二维光栅结构的建模 2,G9~<t  

(BY5omlh  
{r1}ACw{  
 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。 E~1"
Nh  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 'E%+ O  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 7DIFJJE'  
=
VF%Z[Gm  
=xM:8 hm  
9/6=[)  
7. 偏振敏感光栅的分析 8Oo16LPD  

?9;r|G  
 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。 YbuS[l8  
 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) 1^y^b{  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 VHx:3G  
8. 利用参数优化器进行优化 ^(1S`z$  

w~WW2w  

]gDX~]f[  
 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。 P#qQde/y  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。  @+!u{  
 在该案例种，提出两个不同的目标： p-B |Gr|  
 #1:最佳的优化函数@193nm /t_AiM,(  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 "i;"  
$ 1v'CT  
9. 优化@193nm q 1+{MPJ  
7SjWofv  
 初始参数： >+2gAO!  
 光栅高度：80nm iU?xw@WR  
 占空比：40% zC_@wMWB  
 参数范围： n^%",*8gD*  
 光栅高度：50nm—150nm 1ika'  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) '
"J``=  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 y!jq!faqt  
t? [8k&Z  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 "$PX[:  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 P6u%-#  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 Y%@a~|  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 9AHxa  
[PL]!\NJ  
10. 优化@193nm结果 .X{U\{c|a  
2G)q?_Q4S  
 优化结果： O@sJ#i>  
 光栅高度：124.2nm (sx,Ol  
 占空比：31.6% 3nX={72<b  
 Ex透过率：43.1% eX <@qa4<  
 偏振度：50.0 ?7R&=B1g  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 cUc:^wvLS  
z*G(AcS)  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 e\'=#Hw  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 ZoroK.N4A%  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 ~?uch8H  
_vr;cjMI  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 7r wNjY#  
NLF6O9  
's 'H&sa  
 初始参数： 3Tz~DdB  
 光栅高度：80nm n_
@cjO  
 占空比：40% s:Io5C(  
 参数范围： n$y@a?al  
 光栅高度：50nm—150nm ::2(pgH  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) >PONu]^  
 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% |oV_7%mlu  
$gysy!2}.  
 优化结果： Wt
qv  
 光栅高度：101.8nm w~}.c:B  
 占空比：20.9%
v7G&`4~  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） 1eMz"@Q9  
 偏振对比度：50.0 `rZS\A  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求，尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 (K3eb  
G~KYFNHr  
12. 结论 fm&pxQjg  
QT7PCHP  
 应用的偏振分析器可以评价偏振光栅与波长和角度的关系。(同样适用于极紫外光谱范围) Rg~F[j$N  
 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 )@a_|q@V  
(如Downhill-Simplex-algorithm) ZA.i\ ;2  
 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。 j=n<s</V