[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） %b^OeWip  
,do58i K  
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。 =Z+nX0qF  
Wn>@9"  
1. 线栅偏振片的原理 +z$pg  
"t0kAG  
2. 建模任务 <u=4*:QE  

NVl [kw  
h/,${,}J  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 !L95^g  
 偏振元件的重要特性： W.w)H@]7m  
 偏振对比度 W'on$mB5<  
 透射率 #"49fMi/  
 效率一致性 A%2:E^k(s  
 线格结构的应用(金属) ZlojbL@|4  
-$,%f?  
3. 建模任务： /QEiMrz@6  
_A~4NW{U7  
4. 建模任务：仿真参数 ?r2#.W  
2z@\R
@F  
偏振片#1: 1lpw
Z"  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 vhb)2n  
 高透过率(最大化) Gxax2o  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) qSejLh6  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) ov\HsTeZ  
偏振片#2: ;zdxs'hJ  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 1LY8Ma]E  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 HQ9X7[3  
 光栅周期：100nm )H}#A#ovj7  
 光栅材料：钨 :>81BuMvg  
BJS-Jy$-  
5. 偏振片特性 lW 81q2n  
wap3Kd>MP  
 偏振对比度：(要求至少50:1) v{<[)cr  
SAY f'[|w  
2
:LHy[{5  
emW:C-/h/@  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) +B|7p9qy  
x3zj?-  
wIf {6z{  
O6].*25  
6. 二维光栅结构的建模 Urgtg37  

nPUqMn'  
^W7X(LQ*+  
 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。 wJlX4cT4YV  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 j:bgR8%e  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 }17.~  
:L 3&FA  
iL7VFo:Q  
vJ`.iRU|  
7. 偏振敏感光栅的分析 Xe+,wW3YF  

4"=Vq5  
 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。 gip/(/NX  
 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) &5t :H 8b  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 |p00j|k   
8. 利用参数优化器进行优化 5yVkb*8HS  

-]:GL>b  

x#C@8Bxq=  
 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。 Ay{t254/  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 tU/k-W3X
 
 在该案例种，提出两个不同的目标： >ulY7~wUv  
 #1:最佳的优化函数@193nm
(3dPLp:K  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 ueG|*[  
~}DQT>7$  
9. 优化@193nm *Ul*%!?D  
S|B$c E  
 初始参数： A`6ra}U<  
 光栅高度：80nm q*)+K9LRk  
 占空比：40% _KD5T4FZR  
 参数范围： ~svO*o Wa  
 光栅高度：50nm—150nm smQVWs>  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) JmpsQ,,  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 n+1y  
X%9*O[6{  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 3_5XHOdE  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。  StYzGJ  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 vf~`eT  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 Wd(86idnc  
;pRcVL_4  
10. 优化@193nm结果 /\Q*MLwD  
lnbmoHv  
 优化结果： !~-6wN"k  
 光栅高度：124.2nm xeTgV
&$@  
 占空比：31.6% ;2giZ\  
 Ex透过率：43.1% iz"3\{aN  
 偏振度：50.0 Z%gx%$  
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。 %|XE#hw  
`&$B3)Eb  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 {fSfq&o  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 !#?kWAU  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 @\Js8[wS9@  
]qw0V   
11. 300nm到400nm波长范围的优化 K\Eo z]?  
XT@Mzo49z\  
B>TSdn={>  
 初始参数： DHfB@/q#  
 光栅高度：80nm u2sR.%2U<  
 占空比：40% /owO@~G  
 参数范围： RHNk%9  
 光栅高度：50nm—150nm 8}BBOD  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) rlznwfr7+  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% '5H4z7)  
msk/p>{O  
 优化结果： [B6DC`M  
 光栅高度：101.8nm %(LvE}[RJ  
 占空比：20.9% G5'_a$  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） yFpySvj}  
 偏振对比度：50.0 i</J@0}y  
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。 @Z\~  
mrZ`Lm#>pS  
12. 结论 S_8r\B[>P  
w}<^l  
 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) h{]#ag5`  
 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 Rf[V)x  
(如Downhill-Simplex-algorithm) M$&>5n7  
 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。 ehOs9b