[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） J;Z2<x/H  
mrRid}2  
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。 '4{=x]K  
-t
S\  
1. 线栅偏振片的原理 gIz!~I_U  
Z5(9=8hB/  
2. 建模任务 Jn=;gtD-*  

Le?g,c  
#0T/^ #  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 @I-gs(  
 偏振元件的重要特性： S
o!=uYX  
 偏振对比度 ";=!PL  
 透射率 WN=0s  
 效率一致性 XEA5A.uc  
 线格结构的应用(金属) ;<Z6Y3>I8  
h-1?c\Qq:  
3. 建模任务： Rs5lL-I
 
131(0nl)=I  
4. 建模任务：仿真参数 C^LxuUW  
Y&yfm/Ru  
偏振片#1: 9x@|%4Zm"  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 ;x\oY6:  
 高透过率(最大化) g=4^u
*  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) Gqd|F>  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) RVV`  
偏振片#2: KWY_eY_|  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 =W3 K6w  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 mTI`^e  
 光栅周期：100nm {>1FZsR49t  
 光栅材料：钨 ?< b{  
O_1[KiZ  
5. 偏振片特性 3:nBl?G<  
la+Cra&xL  
 偏振对比度：(要求至少50:1) 8-x-?7  
\wA:58 -j  
Kb(11$U  
b*?u+
tWP_  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) =D$ED^W  
t([}a~1}  
!-7n69:G  
4Wiy2  
6. 二维光栅结构的建模 [y@*vQw  

\PE;R.v_:  
IANSpWea?  
 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。 T3P9  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。  viAAb  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 ~
)y
s,Q  
'M>m$cCMZ  
EWD^=VITL  
@Iz]:@\cJ  
7. 偏振敏感光栅的分析 4`#Q  

nFn!6,>E  
 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。 acl<dY6  
 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) tsc`u>  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 p?Azn>qBa  
8. 利用参数优化器进行优化 VQla.Y  

EpAgKzVpJ  

g&FTX
>wX  
 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。 12n:)yQy  
 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)0I$Tc"  
 在该案例种，提出两个不同的目标： C")genMH  
 #1:最佳的优化函数@193nm #; ?3kuq(  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 } jj)  
o]oiJvOr  
9. 优化@193nm Kn~Rck| ]  
=D/zC'l  
 初始参数： Tsg9,/vXM  
 光栅高度：80nm
a<G&
}|6  
 占空比：40% U7s$';y"%  
 参数范围： 4qie&:4j  
 光栅高度：50nm—150nm uatUo  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) -)}s{[]d6m  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 nzflUR{`-  
)Zr9 `3[  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 nQc#AFg  
 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。 p)IL(_X)  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 0\%g@j-aD  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 R_PF*q2 '  
X.t4;  
10. 优化@193nm结果 $"kPzo~B_  
@V*dF|# /  
 优化结果： v=N?(6T  
 光栅高度：124.2nm *HKw;I   
 占空比：31.6% =5+*TL`  
 Ex透过率：43.1% ,L/x\_28  
 偏振度：50.0 @gI1:-chB  
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。 {6'Xz  
7{|QkTgC  
 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。 )dT@0Ys%  
 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。 !a@)6or  
 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。 $`F9e5}G  
%T/@/,7h  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 'h*jL@%TT  
L^+rsxR  
ShB]U5b:k  
 初始参数： EA& 3rI>U)  
 光栅高度：80nm C%XO|
sP  
 占空比：40% s*izhjjX  
 参数范围： M5^Y W#e  
 光栅高度：50nm—150nm A'|!O:s   
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) W7>2&$
  
 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% 3'4+3Xo  
^po@U"  
 优化结果： 4yl{:!la  
 光栅高度：101.8nm ffrIi',@  
 占空比：20.9% _[2@2q0  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） @UD:zUT)F  
 偏振对比度：50.0 |mb2<!ag{  
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。 P\jGySj
  
3A#Tn7  
12. 结论 ZwmucY%3  
<S@jf4  
 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) ^xZh@e5  
 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 ;5Sdx5`_  
(如Downhill-Simplex-algorithm) ?{ir$M  
 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。 g*Y,.