[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） gM=~dBz  
AzQ}}A;TSx  
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。 >H%8~ Oek  
NCsUC  
1. 线栅偏振片的原理 lA ,%'+-  
oC?b]tzj  
2. 建模任务 xFvSQ`sp  

EfUo<E  
vLC&C-f  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 Ln: y|t  
 偏振元件的重要特性： Y/hay[6  
 偏振对比度 REsThB  
 透射率 f2Slsl;
 
 效率一致性 npe*A  
 线格结构的应用(金属) CkflEmfe  
)a6i8b3  
3. 建模任务： k |Lm;g  
VEn%_9(]  
4. 建模任务：仿真参数 fU8;CZnx  
Gm%[@7-  
偏振片#1: z/TZOFaM  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 iVl"H@m
/  
 高透过率(最大化) IrVeP&KM+  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) _Yhpj}KZ  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) - Z|1@s&  
偏振片#2: t3WlVUtq3  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 JxWHrsh[  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 yQW\0&a$  
 光栅周期：100nm B\mdOTLQ  
 光栅材料：钨 &]M<G)9  
Jw^+t)t  
5. 偏振片特性 o4J K$%  
nxJhK T  
 偏振对比度：(要求至少50:1) *83+!DV|  
Vz#cb5:g  
`#UTOYx4  
=1,g#HS  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) ~9n@MPS^!  
0<)8 ?ow  
o+vf  
FD6|>G  
6. 二维光栅结构的建模 B}jZ~/D}  

(5I]umtge  
OW.ckYt%  
 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。 PFc02 w  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 Fivv#4YO  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 m&x0
,8  
7}#vANm  
(PNvv/A  
FxUH?%w  
7. 偏振敏感光栅的分析 `b2I)xC#  

j` x9z_  
 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。 b)V[
d8IA  
 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) v|"{x&I.  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 1idEm*3&(  
8. 利用参数优化器进行优化 bZi>   

@fY!@xSf  

QV
P $e`4  
 利用VirtualLab参数优化器可根据给定的评价函数轻松地对结构参数进行优化。 I?PKc'b  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 *7R3EUUk  
 在该案例种，提出两个不同的目标： 5GY%ZRHh  
 #1:最佳的优化函数@193nm G ;z2}Ei  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 ecFI"g  
h8h4)>:  
9. 优化@193nm ]EK"AuEz`  
@#V{@@3$  
 初始参数： *n*OVI8L  
 光栅高度：80nm tQ)8HVKF  
 占空比：40% kgQEg)A]!x  
 参数范围： `KL`^UqR  
 光栅高度：50nm—150nm p;
p G@Vg  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) USbiI%   
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 |%tR#!&[:g  
e88JT_zrO  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 *L^{p.K4  
 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。 E u@TCw8@  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 H"-p^liw  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 W w8[d  
>Z3}WMgBN  
10. 优化@193nm结果 uwIZzz  
w3& F e=c  
 优化结果： Zj},VB*T  
 光栅高度：124.2nm ['c:n?  
 占空比：31.6% |e9}G,1  
 Ex透过率：43.1% Yd,*LYd2EL  
 偏振度：50.0 9 ROKueP  
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。 [A3hrSw  
[<%yUy  
 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。 n,0}K+}  
 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。 1 t#Tp$  
 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。 R~tv?hP  
}&!rIU  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 g<,|Q5bK  
BBp
Hp  
+J^}"dG  
 初始参数： >i0FGmxH  
 光栅高度：80nm Vb1@JC9b  
 占空比：40% ]vlQNd?  
 参数范围： aMHIOA%Kh  
 光栅高度：50nm—150nm Ek4aC3  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致)
Z|~<B4#c  
 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% bFTWuM  
;[6u79;I  
 优化结果： G?[#<W@+  
 光栅高度：101.8nm O|OPdD  
 占空比：20.9% N),Zb^~nw  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） !|`YNsR  
 偏振对比度：50.0 E-Mp|y/V  
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。 
+
ivz  
,{.&xJ$  
12. 结论 7tyn?t0n  
Gd'^vqo<  
 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) (K2 p3M^  
 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 pZWp2hj{X  
(如Downhill-Simplex-algorithm) X/.|S57  
 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。 0.Iw/e