[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） a>.2Q<1  
4kT|/bp  
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。 aoco'BR F  
'+Gt+Gq+  
1. 线栅偏振片的原理 4NQS'*%D  
X/];*='Q  
2. 建模任务 JQ%e'  

R5r )01  
k
^p|H:  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 Z%N{Y x(  
 偏振元件的重要特性： w1rB"rB?  
 偏振对比度
{LbcG^k  
 透射率 SBAq,F'  
 效率一致性 rV"<1y:g  
 线格结构的应用(金属) `w@fxv
 
G! zV=p  
3. 建模任务： 2!-ZNd:(+  
=KmjCz:  
4. 建模任务：仿真参数 P_
z3TK  
)j4]Y dJ  
偏振片#1: VZ}^1e  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 "7JO~T+v  
 高透过率(最大化) ?c+_}ja,  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) H-nk\ K<|  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) )T(xQ2&r4  
偏振片#2: SM@l4GH  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 ]N:SB  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 8 %Lq~lk  
 光栅周期：100nm :tedtV~  
 光栅材料：钨 p=coOWOQ  
%njX'7^u  
5. 偏振片特性 `]FA} wC  
a"b9h{h@  
 偏振对比度：(要求至少50:1) S3MMyS8  
M9_ y>N[0  
F8Rd#^9PD  
ZQD_w#0j  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) ^a[7qX_B  
?>1AT==wI  
YS{])+s  
1wW8D>f]K  
6. 二维光栅结构的建模 ES;7_.q  

oR[,?qu@f  
]-bA{
@tP.  
 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。 Zuo7MR  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 ?NGM<nK;7  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 (W
VN*OR?  
Z WL/AC  
\'q-Xr'}M  
*%:p01&+  
7. 偏振敏感光栅的分析 f#ID:Ap3  

I')URk[  
 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。 2L[/.|  
 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) 38L8AJqD  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 7Wmk"gp  
8. 利用参数优化器进行优化 e-ljwCD  

ecA
:y!N  

+6B(LPxgP  
 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。 qx18A  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 NN\% X3ri"  
 在该案例种，提出两个不同的目标： Dq)V]
Zx  
 #1:最佳的优化函数@193nm [D[s^<RJs  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 yc8iT`
 
I+kGEHO}  
9. 优化@193nm ]!d #2(  
TbXp%O:[W  
 初始参数： _k\*4K8L  
 光栅高度：80nm x>A(016:C  
 占空比：40% RI!!?hYm  
 参数范围： R(74Px,/  
 光栅高度：50nm—150nm 2oXsPrtZ  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) gGxgU$`#c  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 ZF_*h`B  
e4b`C>>  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 Gw:8-bxS  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 ()6(eRGJ  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。  \U(qv(T  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 v?,_SVgAi  
"EQ`Q=8  
10. 优化@193nm结果 p[4KN(PyK  
!X$e;V"HX  
 优化结果： -%E+Yl{v  
 光栅高度：124.2nm e%uPZ >'q  
 占空比：31.6% |a%&7-;  
 Ex透过率：43.1%
(TM1(<j  
 偏振度：50.0 N\ChA]Ck  
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。 =H%c/Jty  
12U1DEd>-  
 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。 4:.yE|@h[  
 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。 T?4MFx#  
 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。 tV%:sk^d  
KhIg  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 \XFF(  
X`/8fag  
>B<jR$`6@  
 初始参数： @d:TAwOI'  
 光栅高度：80nm Azvj(j  
 占空比：40% bCHJLtDQ  
 参数范围： l tE`  
 光栅高度：50nm—150nm lQj3#!1}  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) i2j_=X-  
 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% ghq[oK  
kG@~;*;l  
 优化结果： 2kzm(K  
 光栅高度：101.8nm {&nL'R  
 占空比：20.9% ;|*o^9q  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） VRQ'sn@  
 偏振对比度：50.0 `n7*6l<k~4  
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 /|
2s  
A:Pp;9wl  
12. 结论 Opx"'HC@G  
L9ECF;)  
 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) }c|)i,bL  
 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 .Y|5i^i9{  
(如Downhill-Simplex-algorithm) J:Lw
O  
 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;}!Yn