[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） gamB]FPZ  
Ua \f]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。 gf>H-718F  
cVx SO`jZw  
1. 线栅偏振片的原理 >s/_B//[  
)dfhy
 
2. 建模任务 lU!_V%n  

h.K"v5I*  
-sA&1n"W&5  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 3}\z&|  
 偏振元件的重要特性： goiI*"6M  
 偏振对比度 !$l<'K$  
 透射率 !T<,fR+8X  
 效率一致性 L[2N zwO  
 线格结构的应用(金属) Fb1<Ic#  
(!fx5&F  
3. 建模任务： a k5D  
{v'eP[  
4. 建模任务：仿真参数 J#C4A]A  
NTq_"`JjZ  
偏振片#1: <J%Z?3@T  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 #EUT"^:d  
 高透过率(最大化) wA$?e}  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) @cIYS%iZ  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) kAp#6->(q  
偏振片#2: .b_ppieNY  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 ;N.dzH2yA  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 H^kOwmSzh  
 光栅周期：100nm VB905%  
 光栅材料：钨 jo&j<3i  
f4pIF"U9>  
5. 偏振片特性 %pjY^tM/  
F1BvDplQ>G  
 偏振对比度：(要求至少50:1) fUf1G{4  
IN3-ZNx  
N<SW $ o  
>[wxZ5))  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) k'%yvlv  
[nHN@p|  
yg8=G vO  
G.O;[(3ab  
6. 二维光栅结构的建模 1v:Ql\^cT  

TI8\qIW  
.Bkfe{^  
 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。 ZFMO;'m&  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 j7E;\AZ^  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 >x%HqP#_V  
8Y8bFWuc  
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6%*=-  
#f(tzPD  
7. 偏振敏感光栅的分析 X,+a 6F  

e%pohHI  
 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。 V?yQm4  
 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) H.iCYD_=  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 ,k_ b-/  
8. 利用参数优化器进行优化 ;Egl8Vhr  

dpE^BWv3  

7R[7
M%H  
 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。 o% Q7 el$f  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 R%r25_8  
 在该案例种，提出两个不同的目标： v(Kj6'  
 #1:最佳的优化函数@193nm M^\`~{*T  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 Q1*_l  
Efe(tH2q  
9. 优化@193nm H[:lQ\  
LsI@_,XW<  
 初始参数： tkm@&e=e%  
 光栅高度：80nm %x,HQNRDU  
 占空比：40% g:~q&b[q6  
 参数范围： {~]5QKg.  
 光栅高度：50nm—150nm 3d;J"e+?  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ye(av&Hn  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 Iu0GOy*[  
;=@O.iF;H  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 2sgp$r  
 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。 zQO 1%g  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 fzVN;h
 
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 9Bpb?  
WF~x`w&\  
10. 优化@193nm结果 kLF3s#k  
Pbbi*&i  
 优化结果： cV1E<CM  
 光栅高度：124.2nm ,_V/W'  
 占空比：31.6% 4`o0?_.'  
 Ex透过率：43.1% ze9n}oN  
 偏振度：50.0 x ]}'H  
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。 lxZ9y  
V/DMkO#a  
 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。 4gEw}WiP  
 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。 *!%n`BR '  
 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。 ,hJx3g5#n  
(gE<`b  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 9 4bDJy1  
3&E@#I^],  
*C|*{!  
 初始参数： 0n4(Rj|}2  
 光栅高度：80nm R$IsP,Uw  
 占空比：40% O5:U2o-  
 参数范围： _qOynW  
 光栅高度：50nm—150nm ro?.w  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) F@ pf._c  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% RWu< dY#ym  
{C?$osrr  
 优化结果： w(S&X"~  
 光栅高度：101.8nm ukWL3  
 占空比：20.9% uF3{FYM{I  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） B k\KG  
 偏振对比度：50.0 GHLFn~z@XJ  
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。 AK'3N1l`  
bhg6p$411
 
12. 结论 "p+oi@  
5i{J0/'Xu)  
 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) N|"q6M!ZL  
 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 vd^Z^cpip  
(如Downhill-Simplex-algorithm) "5$p=|  
 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。 o,_F;ZhE