[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） Q*D;U[  
"Wct({n  
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。 4>wP7`/+y  
=Qy<GeY  
1. 线栅偏振片的原理 j`{?OYD  
=/@D8{pU  
2. 建模任务 sA+ }TNhq  

R)c?`:iUB  
OAgniLv  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 )v'WWwXY>  
 偏振元件的重要特性： 6fkRrD  
 偏振对比度 y6g&Y.:o  
 透射率 g_;\iqxL  
 效率一致性 Z%gh3  
 线格结构的应用(金属) 'NW
fBJm  
/p/]t,-j2  
3. 建模任务： W_JlOc!y  
./\@Km?  
4. 建模任务：仿真参数 [*Z;\5&P  
akmkyrz'&  
偏振片#1: D(~U6SR  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 xB@ T|EP  
 高透过率(最大化) p/ ,=OaVU  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) C"y(5U)d  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段)  {y)=eX9  
偏振片#2: 5tl< 3g`  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 4j-Xi  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 d9k0F OR1  
 光栅周期：100nm kXViWOXU^  
 光栅材料：钨 rjK%t|aV^  
t$`r4Lb9/  
5. 偏振片特性 >>,e4s,  
9[#pIPxNK  
 偏振对比度：(要求至少50:1) aEB_#1  
_?nL+\'V  
1v y*{D  
L7l FtX+b  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) sWhZby7  
[:dY0r+  
9p]QM)M  
!M(xG%M-V  
6. 二维光栅结构的建模 &s(^@Oa
yE  

rm7ANMB:  
&0d#Y]D4`  
 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。 7P} W *  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 5%"V[lDx@  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 [+^1.N  
IW5,
7.  
GblA
9F7  
*tA1az-jO  
7. 偏振敏感光栅的分析 =F|{#F  

Zpt\p7WQ  
 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。 +w`2kv  
 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) .'6gZKXY  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 10Q ]67  
8. 利用参数优化器进行优化 p%ki>p )E|  

: 6jbt:  

N%@Qf~  
 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。 JtE M,tK  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 6jaEv#  
 在该案例种，提出两个不同的目标： xo^b&ktQd  
 #1:最佳的优化函数@193nm }dX*[I  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 U gat1Pz  
\ #F  
9. 优化@193nm hgG9m[?K  
^^sE:  
 初始参数： SO/c}vnBB  
 光栅高度：80nm H*n-_{h"t  
 占空比：40% vO^m;['  
 参数范围： .^`{1%  
 光栅高度：50nm—150nm T=DbBy0-  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) <_L,t 1H{  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 ~ah~cwmpS  
LENq_@$  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 DeVv4D:}@  
 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。 zaIKdI'/e  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 tAd%#:K  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 LVM%"sd?  
dl
h)gp;  
10. 优化@193nm结果 5Pc;5 o0C  
XT%nbh&y  
 优化结果： :LQYo'@yB  
 光栅高度：124.2nm  tU5zF.%  
 占空比：31.6% QW~E&B%  
 Ex透过率：43.1% KAJi  
 偏振度：50.0 &J]K3w1p  
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。 \!X8   
t.y2ff<[U  
 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。 ?=msH=N<l  
 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。 DCO\c9  
 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。 !
PlEO 2at  
_yx>TE2e  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 @gEUm_#HTs  
R%WCH?B<}  
5V~oIL  
 初始参数： ;4\2.*s  
 光栅高度：80nm a5^]20
Fa  
 占空比：40% Vm(y7}Aq{  
 参数范围： BwEN~2u6  
 光栅高度：50nm—150nm u~:y\/Y6  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) y14;%aQN  
 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% |^I0dR/w:  
 qA7>vi%  
 优化结果： Ta0|+IYk<  
 光栅高度：101.8nm \:'/'^=#|  
 占空比：20.9% M/'sl;  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） Jt<_zn_FG  
 偏振对比度：50.0 H2\;%
K 2  
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。 )EuvRLo{S7  
P1 8hxXE3  
12. 结论 eK=xrk  
mDABH@R  
 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) M)+H{5bt  
 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 `AtBtjs RV  
(如Downhill-Simplex-algorithm) X7MM2V  
 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。 VcYrK4