[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） Yo6*C  
1G^`-ri6  
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。 &O
H={Au  
X4~y7  
1. 线栅偏振片的原理 Fj2BnM3#  
cQ R]le%(  
2. 建模任务 a.k.n<  

b gK}-EU  
s Z].8.  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 (@fHl=! Za  
 偏振元件的重要特性： VY7[)  
 偏振对比度 I 
7{T  
 透射率 Pd_U7&w,5  
 效率一致性 [1Qo#w1  
 线格结构的应用(金属) ivJ@=pd)B  
SE1=
>S%p  
3. 建模任务： hcsP2 0s  
s"r*YlSp"  
4. 建模任务：仿真参数 tEvut=k'  
OrY/`+Cog  
偏振片#1: L>Fa^jq5  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 <L8'!q}  
 高透过率(最大化) .SU8)T  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) 8V`WO6*  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) "*e$aTZB\  
偏振片#2:
kTOzSiq  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 0z6R'Kjy A  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 V^bwXr4f  
 光栅周期：100nm ];[}:
f  
 光栅材料：钨 7x|9n  
g}k`o!q  
5. 偏振片特性 E Nhl&J  
vc;$-v$&  
 偏振对比度：(要求至少50:1) N/"{.3{W  
SJn;{X>)q  
spH7 /5}  
m$>H u@Va  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) P~>OS5^  
3
Ei#q+7  
7rc0yB  
_)3|f<E_t)  
6. 二维光栅结构的建模 pP&7rRhw  

[ )Iv^ U9  
/K@XzwM  
 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。 %rL.|q9
 
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 -A^_{4X  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 t&C1Oo}=3  
99e.n0  
qZ}^;)a^  
u5`u>.!  
7. 偏振敏感光栅的分析 [.7d<oY  

~D j8z+^  
 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。 ^1I19q  
 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) ?Jm^<  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 tTl%oN8Qw  
8. 利用参数优化器进行优化 ]nn
98y+  

#4<SAgq  

t%0VJB,Q2  
 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。 BO?%'\  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 ?=Z?6fw  
 在该案例种，提出两个不同的目标： Y.(PiuG$G  
 #1:最佳的优化函数@193nm Uiw2oi&_  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 XJ;57n-?  
G5BfNU  
9. 优化@193nm m]6mGp  
yLvDMPj  
 初始参数： ;WQve_\  
 光栅高度：80nm 2`K=Hby  
 占空比：40% <44G]eb  
 参数范围： BA:VPTZq  
 光栅高度：50nm—150nm SwGx?U  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) Z"xvh81P  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 Di6?[(8  
Q~ w|#  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 Jq-]7N%k/  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 L ca}J&x]^  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 -=Q*Ml#I  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 +Mb.:_7'  
N#_H6TfMG  
10. 优化@193nm结果 `4J$Et%S  
7&)bJ@1U  
 优化结果： BL}\D;+t  
 光栅高度：124.2nm jvL[ JI,b  
 占空比：31.6% Ax7[;|2  
 Ex透过率：43.1% <)H9V-5aZ  
 偏振度：50.0 b2Fe<~S{  
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。 p8O2Z?\  
Q(?#'<.#  
 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。 +~$ ]}%  
 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。 ;A'mB6?%H  
 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。 YK'<NE3 4  
! n@KU!&k  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 %ntRG!  
Cl7xt}I  
#=A)XlZMd  
 初始参数： G9cUD[GB  
 光栅高度：80nm UB@+ck  
 占空比：40% jV1.Yz(`  
 参数范围： b]#AI qt  
 光栅高度：50nm—150nm \~$#1D1f  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) yNBfUj -L  
 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% ea 'D td  
VlsnL8DV  
 优化结果： 0'C1YvF  
 光栅高度：101.8nm Ve; n}mJ?  
 占空比：20.9% (hbyEQhF  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） aX'*pK/-  
 偏振对比度：50.0 Why`ziks  
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。 sUQ@7sTj  
!_)[/q"  
12. 结论 tT_\i6My  
BQMpHSJ_  
 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) ggR.4&<  
 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 ^u ~Q/4  
(如Downhill-Simplex-algorithm) n/:
33DAB  
 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。 E ~<JC"]