[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） I.q nA  
*Pw;;#\B  
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。 /lAt&0  
2hmV1gj  
1. 线栅偏振片的原理 9:YiLoz?  
m:Z=: -x  
2. 建模任务 pS*vwYA  

).-B@&Eu%  
e[w)U{|40  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 2x3&o|J  
 偏振元件的重要特性： SvDVxK  
 偏振对比度 Tv~<W4  
 透射率 LuR.;TiW  
 效率一致性 *9?-JBT&F  
 线格结构的应用(金属) )}n`MRDB  
7(Y!w8q&^  
3. 建模任务： wdl6dLu  
. (Q;EF`_U  
4. 建模任务：仿真参数 h_x"/z&  
^Zydy  
偏振片#1: TQ>kmHWf/  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 }UQBaqDH  
 高透过率(最大化) :m^eNS6:  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) QfT&y &  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) vL\wA_z"<H  
偏振片#2:
&7|=8Z[o  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 9(ANh
G  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 H:y.7  
 光栅周期：100nm L;E9"7
Jo  
 光栅材料：钨 8Z FPs/HP  
(lS&P"Xi  
5. 偏振片特性 1th|n  
B.0(}@  
 偏振对比度：(要求至少50:1) 3DMfR ofg  
'S
E%9
 
Q5{i#F7nJm  
IWuR=I$t  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) 5pE[}@-c9  
T~=NY,n  
5JIa?i>B  
,?<jue/bd  
6. 二维光栅结构的建模 :=UeYm @  

2O`uzT$  
{C|#<}1  
 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。 %L<VnY#%u  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 V5qvH"^  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 iV(B0z  
!T6oD]x3  
)?I1*(1{A  
q8P| ]  
7. 偏振敏感光栅的分析 E3_EXz9h  

o24`5Jdh  
 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。  VG q'  
 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) j#3}nJB%#i  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 n M,m#"AI  
8. 利用参数优化器进行优化 YJ.'Yc  

:7@"EW  

b ]1SuL  
 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。 @C~TD)K  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 n"(n*Hf7b  
 在该案例种，提出两个不同的目标： ) m%ghpX  
 #1:最佳的优化函数@193nm o5i?|HJ  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 cQ1oy-paD  
Z\6azhbI}  
9. 优化@193nm $9M>B<]  
p_!Y:\a5  
 初始参数： k2,n:7  
 光栅高度：80nm #Z98D9Pv`o  
 占空比：40% !94&Uk(O  
 参数范围： U$ _?T-x  
 光栅高度：50nm—150nm H.v`JNs(  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) IP-
CN  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 -r/#20Y  
Bwn9ZYu#r  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 yL_-w/a  
 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。 QE=Cum  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 zf5s\w.4  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 M5: f^  
W6E9  
10. 优化@193nm结果 iG6 ^s62z7  
C>:F4"0  
 优化结果： MDGcK/$')f  
 光栅高度：124.2nm &s\$&%|  
 占空比：31.6% aluXh?  
 Ex透过率：43.1% <@A/`3_O)  
 偏振度：50.0 D
3HE~zkI  
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。 |hiYV  
`0=0IPVd  
 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。 hG2btmBh
t  
 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。 I&q:w\\z8|  
 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。 jf$6{zO6j  
A\i/@x5#  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 G>YJ3p7  
V%<<Udu<  
g4oFUyk{  
 初始参数： `$nMTx]Y  
 光栅高度：80nm gD
@ &/j7  
 占空比：40%
eW1$;.^  
 参数范围： >XSe  
 光栅高度：50nm—150nm 8r
GW G  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) GWM2l?zOP  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% 9bMM-~  
ie 2X.#  
 优化结果： Q7N4@w;e  
 光栅高度：101.8nm one^XYy1%  
 占空比：20.9% w>IkC+.?  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） 9RE{,mos2v  
 偏振对比度：50.0 --Dw  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求，尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 y$r9Y!?s  
HdJLD+k/  
12. 结论 fB3O zff  
h$f/NSct2  
 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) E:D1ZV  
 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 ^R,5T}J.  
(如Downhill-Simplex-algorithm) bhOyx  
 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。 #h6(DuViKw