[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） .6/p4OR|  
r`g
;k&"a  
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。 
x w83K  
wkpVX*DfRE  
1. 线栅偏振片的原理 U)%u`C
0  
{}C7VS1  
2. 建模任务 zr9Pm6Rl  

3Co>3d_  
]~M{@h!<  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 ^
A<.s_  
 偏振元件的重要特性： w>UV\`x  
 偏振对比度 v;qL?_:=c  
 透射率 9/KQAc*  
 效率一致性 cWy0N  
 线格结构的应用(金属) 4wD^?S!p  
K:50?r_-6  
3. 建模任务： |w]i$`3
'I  
AX Jj"hN  
4. 建模任务：仿真参数
XN%D`tbvJ  
G8-d%O p  
偏振片#1: M_ cb(=ey  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 AezXou&  
 高透过率(最大化) 95&sFT C  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) e14Q\  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) A_ z:^9  
偏振片#2: ct/THq  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 Ip\g^ia  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率
4IE#dwZW  
 光栅周期：100nm tl^;iE!-  
 光栅材料：钨 9JeGjkG,  
RXvcy<  
5. 偏振片特性 UiN ^x  
{"(|oIo{  
 偏振对比度：(要求至少50:1) xW )8mv?4n  
#^w 1!xXD  
mYRR==iDL  
t$D[,$G9  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) @].aFhH`)  
o|.me G  
j
o:p*Q"F  
w8Vzx8  
6. 二维光栅结构的建模 S%|' /cFo  

GDe$p;#"9g  
@d9*<>@:  
 该案例使用一般二维光栅工具，该工具嵌入在VirtualLab光栅工具箱。 5S?Xl|8E  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 -0){C|,6  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 P9~kN|  
`u)V9{  
Ok"wec+,  
cl8Mv  
7. 偏振敏感光栅的分析 X,Q(W0-6$u  

EE{%hGb  
 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。 M/ \~  
 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) 8[XNFFUZs  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。  F<1'M#bl  
8. 利用参数优化器进行优化 N#qoKY(#  

$(hZw  

 16{;24  
 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。 ,peFNpi  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 FpYoCyD}  
 在该案例种，提出两个不同的目标： -O6o^Dk  
 #1:最佳的优化函数@193nm Y*Rqgpu $  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 a#@opUn-  
[#V!XdQ,  
9. 优化@193nm oOvbel`;  
L>*|T[~  
 初始参数： #7)6X:/O  
 光栅高度：80nm TR;-xst@  
 占空比：40% #wcoLCjs)  
 参数范围： z(` kWF1<  
 光栅高度：50nm—150nm ?/g(Y  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) B!lw>rUMQ  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 6Vo}Uaq4  
zj}efv<e  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 !o7.L%S  
 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。 ^^mi@&ApLD  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 (yVI<Os{a  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 3J{'|3x  
@B <_h+  
10. 优化@193nm结果 qz):YHxT]n  
4+Kc  
 优化结果： v
\Gu  
 光栅高度：124.2nm uhLW/?q.  
 占空比：31.6% 6y5~K
h6  
 Ex透过率：43.1% a$-ax[:\sm  
 偏振度：50.0 GQQ6 t  
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。 uW|y8 BP $  
Obm\h*$  
 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。 `W=JX2I  
 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。
?
2agU  
 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。 XPSWAp)  
Nsy.!,!c  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 %r!
-*p<i|  
j(hC't-  
?6
gI8K6X  
 初始参数：  +yk
>jx  
 光栅高度：80nm mE1*F'0a  
 占空比：40% 
'>8N'*  
 参数范围： -`JY] H  
 光栅高度：50nm—150nm Smo'&x  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) -rBj-4|"  
 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% YrX{,YtiX  
1{qg@xlj  
 优化结果： ?UzHQr  
 光栅高度：101.8nm 7UiU3SUcg  
 占空比：20.9% Wh7nli7f_  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） |b'AWI81D  
 偏振对比度：50.0 g|Cnj  
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。 &+p07  
`CBTZG09  
12. 结论 =6
hf'lP  
P^z)]K#sw  
 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) +=QboUN  
 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 U8z,N1]r*`  
(如Downhill-Simplex-algorithm) p}\!"&,^m  
 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。 BRT2=}A