[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） DmPsE6G}  
S$$SLy:P  
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。 zp}pS2DU  
:3 Hz!iZM  
1. 线栅偏振片的原理 srAWet  
H&p:  
2. 建模任务 Sa[lYMuB  

'v CMf  
z~~pH9=c2  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 "9QZX[J|*  
 偏振元件的重要特性： w{xa@Q]t-  
 偏振对比度 8M,@Mbn  
 透射率 0,0Z!-Y  
 效率一致性 UQ;2g\([  
 线格结构的应用(金属) fpC":EX@r  
PlS
)Zv3  
3. 建模任务： 00dY?d{[D  
&oHr]=xA  
4. 建模任务：仿真参数 32SkxcfrCK  
^p9V5o  
偏振片#1: g}R Cjl4  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 T$R#d&t  
 高透过率(最大化) 'kC#GTZi  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) \zFCph
4  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) |gu@b~8  
偏振片#2: ZX`x9/0&  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 MD<x{7O12>  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 3%GsTq2o  
 光栅周期：100nm oA~0"}eS  
 光栅材料：钨 quaRVD>s +  
o -)[{o\
 
5. 偏振片特性 S,Q^M )$  
DeNWh2  
 偏振对比度：(要求至少50:1) z;?jKE p  
X@tA+  
U>.5vK.+  
p!=8Pq.  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) @%L  
*aWh]x9TlU  
MnF|'t  
p"~@q}3  
6. 二维光栅结构的建模 v@yqTZ  

4~$U#$u_  
~uZ9%UB_m  
 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。 ~aQR_S  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 U_gkO;s%  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 B]<N7NYn1  
\#w8~+`Gq  
Vn{;8hZ:a  
{v=[~H>bt  
7. 偏振敏感光栅的分析 LK*9`dzv=G  

^
b|? ?9&  
 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。 8,RqhT)2#  
 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) BCz4 s{F  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 Et-|[ eL  
8. 利用参数优化器进行优化 piIzff  

nXb_\9E  

w~crj$UM  
 利用VirtualLab参数优化器可根据给定的评价函数轻松地对结构参数进行优化。 2~g-k3  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 K,|3?CjS  
 在该案例种，提出两个不同的目标： w%)RX<h dI  
 #1:最佳的优化函数@193nm %++: K  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 # .(f7~  
+,ar`:x&a  
9. 优化@193nm pxedj  
%P<fz1  
 初始参数： US9aW)8  
 光栅高度：80nm mr#.uhd.z  
 占空比：40% 5MCgmF*Y2  
 参数范围： uTrzC+\aU  
 光栅高度：50nm—150nm *
9=}f;~  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) <im}R9eJ1  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 '" &*7)+g*  
/@&o%I3h  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 GtIAsC03  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 z~p!7q&g  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 r<srTHGLo  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 M3]eqxLC  
w?nSQBz$  
10. 优化@193nm结果 X_D-K F  
Xf7]+  
 优化结果： `VGw5o  
 光栅高度：124.2nm  Q$`uZ  
 占空比：31.6% #sjGju"#_  
 Ex透过率：43.1% b|kL*{;
  
 偏振度：50.0 Tw`dLK?  
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。 1?8M31  
'3Fb[md54  
 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。 #X$s5H  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 p^ROt'eQ<  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 \j wx
W6>  
jHatUez4O  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 -}oH],C  
:cXN Fu\C  
:-hVbS0I  
 初始参数： R!X+-  
 光栅高度：80nm ".#h$  
 占空比：40% !m'R
p~t  
 参数范围： ?LU>2!jN  
 光栅高度：50nm—150nm UM21Cfqex  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) OQ<;w  
 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% awz.~c++  
FBouXu#  
 优化结果： Nqd9)WQ  
 光栅高度：101.8nm Wk/Q~o  
 占空比：20.9% &><b/,]  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） x=x%F;  
 偏振对比度：50.0 5t_Dt<lIz  
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。 3tUn?;
9B  
Lrr(7cH,  
12. 结论 Sz1J4$5  
unz~vG1Tn  
 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) ,v=pp;  
 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 j*f\Z!EeZ  
(如Downhill-Simplex-algorithm) r[7*1'.p  
 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。 P;'ZdZ(SLu