[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） qqzQKN  
$xu?zd"  
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。 rpEFyHorJ  
;mi
0
Q.  
1. 线栅偏振片的原理 DAu|`pyC%  
7Xad2wXn  
2. 建模任务 Rc6 )v  

f6L_uk`{  
LDBR4@V  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 8nnkv,wa  
 偏振元件的重要特性： m]-8?B1`Y  
 偏振对比度 Yn<0D|S;X  
 透射率 {my=Li<_H  
 效率一致性 u=E?N:I~F  
 线格结构的应用(金属) "j a0,%3  
"]_|c\98  
3. 建模任务： 3K?0PRg  
y9*H  
4. 建模任务：仿真参数 +cV!=gDT  

7 $9fGo  
偏振片#1: oyr2lfz*  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 HJJ^pk&  
 高透过率(最大化) >|Jw,,uf  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) :x
{Q  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) 4{vd6T}V!  
偏振片#2: +1)C&:  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 f0D Ch]  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 40#KcbMa|  
 光栅周期：100nm <Y#R]gf1  
 光栅材料：钨 7
@lXN8_f  
N9n1s2;o  
5. 偏振片特性 H~ZSw7!M8  
\OU+Kl<  
 偏振对比度：(要求至少50:1) N6J$z\ P  
4
]B3C\ v  
5pok%g  
*b)b#p  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) R82Y&s;  
pt4xUu{  
13QC
M0#  
2YN`:"  
6. 二维光栅结构的建模 }=|ZEhtOp  

Oq2H>eW`f  
Qi[D&47XO  
 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。 bY2Mw8e%  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 !n{c#HfG  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 gPwp [  
vLS9V/o  
JG<3,>@%  
DrEtnt  
7. 偏振敏感光栅的分析 V^{!d
}  

x5|v# -F ^  
 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。 6g"<i}_|  
 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) *h4m<\^U  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 ,\M_q">npc  
8. 利用参数优化器进行优化 Q'a N|^w"f  

[;=ky<K0E  

{@#L'i|  
 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。 84!4Vz^  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 =_dd4`G&<  
 在该案例种，提出两个不同的目标： 68c;V
b  
 #1:最佳的优化函数@193nm h(8;7}K  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 Yy)a,clZ*$  
"?{yVu~9  
9. 优化@193nm PbPP1G')  
gkz#kiGF  
 初始参数： )A0&16<  
 光栅高度：80nm [~<',,tA0|  
 占空比：40% Mak9qaWqF>  
 参数范围： 9-Qtj49  
 光栅高度：50nm—150nm u-9t s  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) +2}(]J=-  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 M0zD)@  
(d;(FBk='  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 tKeO+6l  
 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。 t60/f&A#7H  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 DP_Pqn8p&M  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 62x< rph  
L||yQH7n  
10. 优化@193nm结果 |<|,RI?  
'TrrOq4  
 优化结果： >1U@NK)HfY  
 光栅高度：124.2nm Cj1UD;  
 占空比：31.6% C55n  
 Ex透过率：43.1% N&ql(#r  
 偏振度：50.0 MJ9SsC1  
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。 Au._n,<  
>.hGoT!_k  
 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。 ,Q#tA|:8j  
 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。 p\_qHq\;j  
 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。 56Y5kxmi  
aaugu.9  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 (I[h.\%  
]2Fo.n  
K2rS[Kdfaq  
 初始参数： 7oe@bS/Z  
 光栅高度：80nm x\hn;i<  
 占空比：40% iB3+KR  
 参数范围： xnQGCw?S&}  
 光栅高度：50nm—150nm gZEA;N:H%<  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ^1,Eo2yN  
 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% [9U srpYi  
P>T*:!s;  
 优化结果： eAYW%a  
 光栅高度：101.8nm M}oj!xGB  
 占空比：20.9% q AVfbcb  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间）
31sgf5 s  
 偏振对比度：50.0 FJ%R3N\  
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。 lcT+$4zk.  
ROt0<^<  
12. 结论 .-u
k
  
_{`'{u  
 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) Y
eE
xjC  
 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 mERZ_[a2  
(如Downhill-Simplex-algorithm) ):
fu  
 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。 8cBW] \ v