[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） N+C)/EN$  
}KD7 Y  
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。 LG Y!j_bD  
Pi"~/MGP$  
1. 线栅偏振片的原理 T[4[/n>i  
1O]5/Eu  
2. 建模任务 0?6If+AC  

y=oVUsG  
\=
EY@*=  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 0V>ESyae5  
 偏振元件的重要特性： re ]Ste  
 偏振对比度 ;o_V!<$  
 透射率 \`P2Yq  
 效率一致性 <*A|pns  
 线格结构的应用(金属) W?"2;](  
#7-kL7 MK]  
3. 建模任务： _UH/}!nqB  
-40'[a9E  
4. 建模任务：仿真参数 wuBlFUSg  
*;OJ~zT  
偏振片#1: o
eu|/\+HW  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 ^)9MzD^_nV  
 高透过率(最大化) 2,8/Cb  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) f%Z;05  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) (c(-E|u.  
偏振片#2: ~),;QQ,  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 >bX-!<S  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 k9^+9P^L  
 光栅周期：100nm -~vl+L  
 光栅材料：钨 D4=..;  
x9x#'H3  
5. 偏振片特性 /R
J6nmN@}  
PwFQ#Z  
 偏振对比度：(要求至少50:1) ),nCq^Bp  
W"b&M%y|  
p@?7^nIR*u  
b(PHZCy#  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) {h
/OnBwG  
h` irO5  
E3~,+68U  
kfMhw M8kP  
6. 二维光栅结构的建模 TIcd _>TW  

zuC58B  
sBP}n.#$  
 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。 o}9M`[  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 ]&Y#)ebs  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 u @{E{  
W]@gQ(Ef  
<^,o$b  
z
Y7*[!c2  
7. 偏振敏感光栅的分析 Yw$a{5g  

q[{:  
 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。 Ys"|</;dbj  
 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) A[u)wX^`f^  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 1%$d D2  
8. 利用参数优化器进行优化 8q]J;T
  

ksB  

]]el|  
 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。 pwJ'3NbS  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 mgi,b2  
 在该案例种，提出两个不同的目标： iBG`43;  
 #1:最佳的优化函数@193nm L8K0^~Mk  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 [leW/2i  
ybo#
K  
9. 优化@193nm 'M~BE\  
VK@$JwdL  
 初始参数： 7cIC&(h5  
 光栅高度：80nm 2{Wo-B,wt~  
 占空比：40% xj0cgK|!  
 参数范围： 285
_|!.Y  
 光栅高度：50nm—150nm +O)]^"TG  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) \n[ 392  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 T#\p%w9d  
oS~}TR:}  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 'Pf_5q  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 g(mxhD!k  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 xKY$L*  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 wb]*u7G t/  
Y.q>EUSH  
10. 优化@193nm结果 }KK2WJp#M  
M(qxq(#{U  
 优化结果： }c} ( 5  
 光栅高度：124.2nm Ee&hG[sx  
 占空比：31.6% +AB6lv  
 Ex透过率：43.1% 3@&bxYXm  
 偏振度：50.0 pss6Oz8  
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。 w|=gSC-o  
{]=v]O|,  
 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。 $Z/klSEf  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 Z
)/6??/R  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 ,:^ N[b   
N;<//,  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 \ZS\i4  
JL.5QzA  
C*7!dW6  
 初始参数： Wdo#?@m  
 光栅高度：80nm wa" uFW  
 占空比：40% &ik$L!iX  
 参数范围： U|8[#@r  
 光栅高度：50nm—150nm F<5nGx cC  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) !6Q`>s]  
 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% |=\91fP68`  
.8]Y-  
 优化结果： Y~az!8j;Z  
 光栅高度：101.8nm e$/&M*0\f  
 占空比：20.9% _ENuwBYW-  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） yLW/ -%I#u  
 偏振对比度：50.0 @44P4?;  
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。 ymtd>P"  

*xcP`  
12. 结论 nX._EC  
3%^z?_  
 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) >\ZR*CS  
 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 H>.B99vp  
(如Downhill-Simplex-algorithm) pW{8R^vKm  
 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。 {rC~P