[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） <(TTYf8lS  
(Eq0 |
"cj  
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{?,nJdQ  
%=xR$<D  
1. 线栅偏振片的原理 g>_lU vSE  
kL 6f^MoL  
2. 建模任务 HeZ! "^w  

,3Y~ #{,i  
.iNPLz1  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 n_Px=s!1p@  
 偏振元件的重要特性： 4\H:^U&  
 偏振对比度 8l-+ 4~mH  
 透射率 qba<$  
 效率一致性 M;V (Tf  
 线格结构的应用(金属) HaXlc8  
In#V1[io  
3. 建模任务： D^W6Cq5\  

x]&V7Y  
4. 建模任务：仿真参数 ;Oh4W<hH}  
DBYD>UA  
偏振片#1: axW3#3#`  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 :A%uXgK<k  
 高透过率(最大化) /-Y*V*E  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) 2cY7sE068  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) Ml1yk)3G  
偏振片#2: *|h-iA+9  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 Va/LMw  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 <"Z]S^>$  
 光栅周期：100nm R,-y  
 光栅材料：钨 Mt(wy%{zK  
^B8%Re%  
5. 偏振片特性 :j)H;@[I
 
Xm`jD'G  
 偏振对比度：(要求至少50:1) UKMr,{iy  
qMD6LWJ  
vi')-1Y KM  
+QT(~<  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) C2NJrg4(  
^UHt1[  
9=7),`$  
; >Tko<  
6. 二维光栅结构的建模 t<mT=(zt*  

4:RL[;  
S'#KPzy.  
 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$gm/ZO  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 &;S.1tg  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 xZZW*d_b  
9kss)xy  
pMnkh}Q#  
GzxtC&  
7. 偏振敏感光栅的分析 kKFmTo   

9AK<<Mge.  
 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。 z6 2gF|Uj  
 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) ]BGWJ
A5  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 /{Ksi+
q  
8. 利用参数优化器进行优化 pt.0%3  

DP**pf%j  

_Bm/v^(  
 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。 Se7NF@>9_  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 ${Cb1|g>j  
 在该案例种，提出两个不同的目标： E:/G!1  
 #1:最佳的优化函数@193nm c'B6E1}sx  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 |3`Sd;^;  
#ak2[UOT  
9. 优化@193nm rt)70=  
a]XQM$T$  
 初始参数： T;K,.a8bU  
 光栅高度：80nm +X6xCE  
 占空比：40% M7!>-P  
 参数范围：
pi7Fd\A  
 光栅高度：50nm—150nm g((glr)6M  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) T^.;yU_B?  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 ]Tk3@jw+b  
ka? |_(  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 /T&z :st0  
 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。 M
qc"  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 S\=j; Uem  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 b@j**O>[q)  
O* `v1>  
10. 优化@193nm结果 9[K".VeT]  
S^0Po%
d  
 优化结果： _V\rs{ 5  
 光栅高度：124.2nm ))f%3_H  
 占空比：31.6% 1M+o7HO.mG  
 Ex透过率：43.1% 5VIc  
 偏振度：50.0 R{Q*"sf  
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。 `t_S uZ`V  
u:#+R_0#97  
 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。 1sp>UBG  
 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。 SXkUtY$  
 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。 (3 xCW  
` b a}6D  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 (XW\4msB)I  
*6D0>F  
hbm%{*d  
 初始参数： KP{|xQ>  
 光栅高度：80nm :{@&5KQ8)  
 占空比：40% x_Zi^]  
 参数范围： 3a
IP^I1  
 光栅高度：50nm—150nm Ay\=&4dv  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) }z{2~ 0,  
 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% kDJ$kv  
b|mWEB.p  
 优化结果： :xOne<@  
 光栅高度：101.8nm hu}`,2  
 占空比：20.9% c\"t+/Z  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） 'p<lfT  
 偏振对比度：50.0 I3 /^{-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，尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 )p*I(y  
T"7Ue  
12. 结论 NAd|n+[d  
":s1}A  
 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) '<! b}1w0  
 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 >iD&n4TK  
(如Downhill-Simplex-algorithm) d%1Tv1={  
 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。 9gNQ,c \gT