[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） wu6;.xTLl  
@;4zrzQi7  
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。 +E+p"7  
2s8a $3  
1. 线栅偏振片的原理 h4}84}5d  
'BxX0  
2. 建模任务 ]A`n( "%  

,ng Cv;s  
}#+^{P3;  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 gg/-k;@ Rf  
 偏振元件的重要特性： :=V[7n])  
 偏振对比度 rXq.DvQ  
 透射率 J{<X7uB  
 效率一致性 Vt~{
Gu-Y  
 线格结构的应用(金属) qkqIV^*R  
RC"MdcD:]y  
3. 建模任务： e{H=dIa+  
=I5>$}q_&,  
4. 建模任务：仿真参数 ~=LE0.3[  
I][*j  
偏振片#1: l&zilVVm  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 H41?/U,{  
 高透过率(最大化) Z\rwO>3  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) E&w7GZNt  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) `(;m?<%  
偏振片#2: gJ+'W1$/  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 2[yd> (`  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 t}4,]ms  
 光栅周期：100nm {S\{Ii6  
 光栅材料：钨 DCa^ u'f  
=svN#q5s  
5. 偏振片特性 H8jpxzXv  
y.k~Y0  
 偏振对比度：(要求至少50:1) G_JA-@i%  
N~gzDQ3  
_f,C[C[e&  
.{^5X)  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) \@zHON(  
6MW{,N  
.P]+? %&  
Y=KTeYW`  
6. 二维光栅结构的建模 T-L||yE,h  

u=sp`%?  
bJ%h53  
 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。 q`-N7 ,$T  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 ^ @5QP$.  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 *&W"bOMH*  
&z3o7rif$  
NI]N4[8(  
6gE7e|+  
7. 偏振敏感光栅的分析 RqrdAkg  

reWot&;  
 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。 )akoa,#%6c  
 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) 7}>EJ  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 "^-a M  
8. 利用参数优化器进行优化 <'*LRd$1  

M }D}K\)  

tWRC$  
 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。 4HlQ&2O%#  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 eauF~md,  
 在该案例种，提出两个不同的目标： 7NGxa6wi  
 #1:最佳的优化函数@193nm H{wl% G  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 wHy!CP%  
Xv^
qVn4  
9. 优化@193nm &8lZNv8;(p  
,J@  
 初始参数： 8A#;WG  
 光栅高度：80nm 77Dn97l)&  
 占空比：40% g7H(PF?  
 参数范围： UK!(G  
 光栅高度：50nm—150nm |BXg/gW  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 9*M,R,y  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 ~"!fP3"e  
Bzf^ivT3L  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 J&_n9$  
 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。 ~n_HP_Kf?  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 >t+P(*u  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 m&3xJuKih  
*;FdD{+  
10. 优化@193nm结果 ]SEZaT  
c:('W16  
 优化结果： o8MZiU1Xf  
 光栅高度：124.2nm c71y'hnT  
 占空比：31.6% ;tf=gdX;  
 Ex透过率：43.1% lOp`m8_=  
 偏振度：50.0 ]:n,RO6  
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。 Lw,h+@0  
WIGi51yC.x  
 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。 /dHF6yW  
 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。 :4|4=mkr  
 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。 XWw804ir  

x)&\z}  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 &^nGtW%a 9  
?JUeuNs9  
V]^$S"Tv  
 初始参数： gqR(.Pu  
 光栅高度：80nm 6LhTBV
 
 占空比：40% qQa}wcU'9p  
 参数范围： ?7A>+EY  
 光栅高度：50nm—150nm *1"+%Z^  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 6\t@)=C,Q  
 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% wC*X4 '  
~#/  
 优化结果： 1;iUWU1@  
 光栅高度：101.8nm A%vbhD2;W  
 占空比：20.9% p<%d2@lp  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间）  :11 A  
 偏振对比度：50.0 iow"n$/  
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。 -g<oS9   
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12. 结论 }0 ?3:A  
b2*TgnRq  
 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) $Kd>:f=A  
 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 (?];VG  
(如Downhill-Simplex-algorithm) 
@+DX.9  
 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。 
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