[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） [fT$# '6  
?uL-qsU  
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。 #CI0G  
Ym\<@[3+!  
1. 线栅偏振片的原理 ^(C4Q?[2m  
@SxZ>|r-|v  
2. 建模任务 I9+h-t  

u4xtlGt5  
>}~[ew  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 ;K8}Yq9p9  
 偏振元件的重要特性： gAztdAsLM  
 偏振对比度 5,^DT15a4P  
 透射率 )mOM!I7D@  
 效率一致性 l\V1c90m  
 线格结构的应用(金属)
{p/Yz#  
9%NsW3|  
3. 建模任务：
NnHaHX  
}MMKOr(  
4. 建模任务：仿真参数 S{&%tj~U  
%au>D  
偏振片#1: b,+KXx  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 Lm`-q(!7w  
 高透过率(最大化) }2RbX,0l9  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) EFVZAY"+!;  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) VvP: }yJ  
偏振片#2: l"dXL"h  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 ]WYub1  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 U&R)a| 7R  
 光栅周期：100nm qCrpc=  
 光栅材料：钨 'do2n/  
2Ul8<${c{  
5. 偏振片特性 vO9=CCxvq  
wt
9f2  
 偏振对比度：(要求至少50:1) NV/paoyx:*  
Pb T2- F_  
7
.
G"U  
"DvZCf[}  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) O-p`9(_m  
]C"?xy  
G?,3Zn0  
:qj^RcmVPL  
6. 二维光栅结构的建模 &P}t<;  

fP4P'eI  
x5PM]~"p  
 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。 sDg1nKw(  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 \ Qx%76  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 tpA-IL?KQw  
1QmOUw}yj  
(:E@kpK  
a)r["*bTx  
7. 偏振敏感光栅的分析 9@"pR;X@  

pO)EYla9  
 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。 Dl0{pGK~  
 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) zq$L[X  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 PPG+~.7  
8. 利用参数优化器进行优化 @ls/3`E/5E  

@IbZci)1  

V73/q  
 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。 2<8l&2}7]  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 MRo_A
n+  
 在该案例种，提出两个不同的目标： Io
 IhQ  
 #1:最佳的优化函数@193nm ZZHQ?p-  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 kUGFg{"  
*rxYal4ad  
9. 优化@193nm H-e$~vEbP  
2o[ceEg  
 初始参数： DEkv,e  
 光栅高度：80nm l0t(t*[Mj  
 占空比：40% oBub]<.J  
 参数范围： eF7I5k4  
 光栅高度：50nm—150nm d:A'|;']  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) t~ I;IB  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 ~$^>Vo  
?ZC!E0]  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 I~~":~&  
 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。 =6\^F i  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 JURu>-i  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 +{;wOQ.  
,2FI?}+R  
10. 优化@193nm结果 '/loJz 1  
3jW&S  
 优化结果： vAop#V  
 光栅高度：124.2nm YE*|KL^  
 占空比：31.6% s}UJv\*  
 Ex透过率：43.1% FY)]yz  
 偏振度：50.0 F}[!OYyg  
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。 zNo"P[J8  
P =Q+VIP&  
 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。 \pI {b9  
 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。 RSB+Saf.8  
 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。 4|Y1W}!0/  
=)jo}MB  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 as/PM
"  
|${ImP  
\AoqOC2u  
 初始参数： rk;]7Wu  
 光栅高度：80nm {=J:  
 占空比：40% Ax=)J{4v  
 参数范围： A{)pzV25  
 光栅高度：50nm—150nm )'7Qd(4WT  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) eAP 8
!  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% uxKO"  
e9Gu`$K  
 优化结果： "u$XEA  
 光栅高度：101.8nm u+6D|  
 占空比：20.9% %Q}(.h%M  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） >fT%CGLC0  
 偏振对比度：50.0 y#`;[!  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求，尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 b-<@3N.9]  
bJ6C7-w:wa  
12. 结论 Rq?t=7fX)  
8a8D0}'  
 应用的偏振分析器可以评价偏振光栅与波长和角度的关系。(同样适用于极紫外光谱范围) &KI|qtQ;  
 VirtualLab参数优化工具箱提供了不同的优化方式，用以改善提高光学元件的性能 SEi\H$!  
(如Downhill-Simplex-algorithm) )ryPK"V  
 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。 XMP4YWuVc