[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） vq!_^F<  
}J7zTj~{  
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。 C-Ht(x|  
.N*Pl(<[  
1. 线栅偏振片的原理 wbe<'/X+  
&NSY9'N,  
2. 建模任务 A0Zt8>
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1&P<  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 >P/][MT  
 偏振元件的重要特性： jaa"~5TO8  
 偏振对比度 ;>AL`M+  
 透射率 n_B"-n  
 效率一致性 HgBGV0  
 线格结构的应用(金属) wN2QK6Oc  
v$=QA:!U  
3. 建模任务： > ]8a3x  
Y& F=t/U2  
4. 建模任务：仿真参数 P|HKn,ar  
JXw^/Y$  
偏振片#1: gl]E_%tH  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 uaOKv.%  
 高透过率(最大化) yB3;  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) NHl|x4Zpw  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) ^1wA:?uN}  
偏振片#2: !wWJ^Oz=  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 E"L2&.  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 EaWS. eK  
 光栅周期：100nm z.CywME<)t  
 光栅材料：钨 w=}uwvn NX  
e5OsIVtjr  
5. 偏振片特性 CT\;xt,S  
@o-B{EH8  
 偏振对比度：(要求至少50:1) z.6$W^  
|Xw/E)jA  
_ib"
b#  
nN~~cV  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) (D 9Su^:1  
*A~ G_0B  
R@wjccu  
2QNNp:`6  
6. 二维光栅结构的建模 F|&{Rt  

@&"Pci+-|  
'oN\hy($,h  
 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。 !gLk
J)  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 DaH?@Q
 
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 NWd<+-pC6  

XUF\r]B,9  
2jbIW*  
af|5n><~A  
7. 偏振敏感光栅的分析 3b YCOqG  

Y $u9%0q|?  
 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。 :d8W+|1u  
 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) a"av#Y  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 ;r/;m\V  
8. 利用参数优化器进行优化 )?2e  

(Z}>1WRju  

ql GW.jY.  
 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。 e;GU T:  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 &w
U'p-V  
 在该案例种，提出两个不同的目标： 
!;Jmg  
 #1:最佳的优化函数@193nm j&UMjI9[  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 f""`cdqAOh  
huudBc A[  
9. 优化@193nm {ls+dx/  
}P3tn  
 初始参数： `funE:>,  
 光栅高度：80nm +f0~D(d!_  
 占空比：40% D{v8q)5r  
 参数范围： Gd+ET  
 光栅高度：50nm—150nm u4"SH(  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) &/A8-:m  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 ez3Z3t`  
1 ^g t1o  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 rtQHWRUn  
 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。 gq"k<C0  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 lZ&]|*>  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 0e[d=)XG  
Cv)/7vyB8  
10. 优化@193nm结果 \tyg(srw0  
#&8}<8V  
 优化结果： U6[ang'l  
 光栅高度：124.2nm dP]1tAO,y  
 占空比：31.6% L5IbExjV  
 Ex透过率：43.1% U Q@7n1  
 偏振度：50.0 Zc"B0_&?:7  
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。 ]ALc;lb-}  
/?/#B `  
 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。 : t$l.+B  
 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:VX!w  
 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。 CJaKnz  
A\Txb_x  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 d
{2  
xKOq[d/8  
MYe HS  
 初始参数： jy2IZ o  
 光栅高度：80nm ":Edu,6O  
 占空比：40% 'rb'7=z5  
 参数范围： O)R(==P26P  
 光栅高度：50nm—150nm wyxGe<1  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ;oH,~|K  
 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% iO1nwl !#  
Ap\AP{S4  
 优化结果： EA<}[4#jS  
 光栅高度：101.8nm $\a5&1rl  
 占空比：20.9% )<4_:  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） T_<BVM  
 偏振对比度：50.0 pN[0YmY#  
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。 UFn8kBk  
K,xW6DiH  
12. 结论 P`1EPF  
S\NL+V?7h  
 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) \'?#i@O  
 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 bzmr"/#D3  
(如Downhill-Simplex-algorithm) K_-d(  
 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。 gd@p|PsS^