[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） )ttUWy$w  
zxbpEJzpn  
该应用案例说明了两个不同紫外光谱偏振片的参数优化，紫外偏振片具有亚波长线栅结构。两个系统具有不同的功能，如193nm工作波长和以及在期望光谱范围内效率的一致性。 j}JrE,|  
hRrn$BdLX  
1. 线栅偏振片的原理 X\@C.H2ttY  
R3;Tk^5A  
2. 建模任务 xp}hev^@$  

qB0E_y)a  
?fUlgQ}N  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 WJkZ!O$"j  
 偏振元件的重要特性： 19Mu61  
 偏振对比度 'B 43_  
 透射率 `_`QxM  
 效率一致性 :U3kW8;UMP  
 线格结构的应用(金属) vd 0ljA  
>0
ph9$  
3. 建模任务： D#il*  
QS` PpyBkd  
4. 建模任务：仿真参数 >*#1ZB_l  
52 fA/sx  
偏振片#1: 723bkJw V  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 #\.,?A}9  
 高透过率(最大化) JORGj0v  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) v/68*,z[  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) (e!0]Io@  
偏振片#2: 4cabP}gBk  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 5_I->-<  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 ;t<QTGJ  
 光栅周期：100nm gQxbi1!;9  
 光栅材料：钨 U(Nu%  
G-xDN59K  
5. 偏振片特性 dZ  rAn  
%r%Mlj:#  
 偏振对比度：(要求至少50:1) b\vKJ2  
2ORNi,_I  
6:Ch^c+IZ  
]>LhkA@V  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) 5!DBmAB  
P9^-6;'Y  
V5sg#|
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,2j&ko1  
6. 二维光栅结构的建模 Kwefs;<E?  

Rot@x r7Hc  
>}`:Ac  
 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。 !;i`PPRwk  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 M dZ&A}S  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 (l-tvk4Ln  

E^ P,*s  
<j*;.yyC  
kzn5M&f>  
7. 偏振敏感光栅的分析 HJXT9;w  

zLD0RBj7p  
 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。 3 Nreqq  
 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) ZHU5SXu  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 *c~T@m~DR  
8. 利用参数优化器进行优化 @ezH'y-v  

1crnmJ!C  

cik!GA  
 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。 WHsgjvh"  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 zEd0Tmt  
 在该案例种，提出两个不同的目标： iVp,e  
 #1:最佳的优化函数@193nm (]0%}$Fo  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 UR7g`/  
WG N=Y~E  
9. 优化@193nm M=1nQF2J  
,uo'c_f(e  
 初始参数： 2^mJ+v<  
 光栅高度：80nm IE;~?W"  
 占空比：40% "x=f=;  
 参数范围： KM}f:_J*lg  
 光栅高度：50nm—150nm |X0Y-  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致)
|]J>R  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 5mJJ
U  
),UX4%K=  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 LQ(yScA@  
 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。 WFO4gB*  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 Y?  x,  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 oFy=-p+C  
(g[h 8 c  
10. 优化@193nm结果 -~v|Rt  
S0~2{G"v  
 优化结果： biSz?DJ>  
 光栅高度：124.2nm W%T>SpFl  
 占空比：31.6% B:gjAb}9T  
 Ex透过率：43.1% H<v'^*(  
 偏振度：50.0 q*F{/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。 $^OvhnL/  
;pqg/>W'  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 rs,2rSsg!  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 3&u&x(  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 Y
%PwktQm  
zA$k0p  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 u+'tfFds&  
S{;sUGcu  
@\|_  
 初始参数： NdL,F;^  
 光栅高度：80nm V,q](bg  
 占空比：40% Svondc 4  
 参数范围： 7NDr1Z#B6V  
 光栅高度：50nm—150nm r30 <(nF  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 7on.4/;M  
 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% n` xR5!de  
'NX```U0  
 优化结果： pPcT
rN'  
 光栅高度：101.8nm D+>4AqG  
 占空比：20.9% wQe_vY  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） Q$HG  
 偏振对比度：50.0 {B[=?6tQ  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求，尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 *MJX?  
x7~r,x(xM  
12. 结论 KVD8YfF  
8g&? Cc  
 应用的偏振分析器可以评价偏振光栅与波长和角度的关系。(同样适用于极紫外光谱范围) `&D|>tiz  
 VirtualLab参数优化工具箱提供了不同的优化方式，用以改善提高光学元件的性能 >sK!F$  
(如Downhill-Simplex-algorithm) MC<PM6w  
 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。 S-k8jm