[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） vF,iHzv  
![,W?  
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。 *l
[;g  
>[ox|_o  
1. 线栅偏振片的原理 e5 ?;{H  
D^5bzZk N  
2. 建模任务 R}-<ZJe  

x(Us O}  
2/
c^3[ccR  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 W_E0+  
 偏振元件的重要特性： 8JU9Qb]L'I  
 偏振对比度 [;F%6MPK^  
 透射率 z[I3k  
 效率一致性 kq SpZoV0'  
 线格结构的应用(金属) AMhHq/Dw  
jd]YKaI  
3. 建模任务： -Pr1
r  
[JY1|N  
4. 建模任务：仿真参数 tX$v)O|  
fgW>U*.ar  
偏振片#1: H.HXwN/x  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 _U"9#<  
 高透过率(最大化) 2)A% 'Akf  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) 1$*ZN4
 
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) ]d}U68$T+  
偏振片#2: ue5C ]  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 ,p,$(V  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 oA;s

P'  
 光栅周期：100nm NRM=0-16u$  
 光栅材料：钨 e7(iMe  
'V=i;2mB*  
5. 偏振片特性 YjTRz.e{[7  
|Mj2lZS  
 偏振对比度：(要求至少50:1) NT^m.o~4  
7ktSj}7W]  
6,707h  
_dgS@n;6  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) JFyw,p&xB  
%q~
YJ*\  
5u<F0$qHc  
t4R
I%m\  
6. 二维光栅结构的建模 ID-Y*  

ne=?'e4  
`FjU2 O  
 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。 k_E Jg;(  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 BP&T|s  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 g9A8b(>F&@  
P;V$%r`yD  
 =V- ^  
F ka^0  
7. 偏振敏感光栅的分析 xp!MA  

0%Y8M` ~s7  
 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。 $S_xrrE#  
 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) qSg#:;(O  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 >tmv3_<=  
8. 利用参数优化器进行优化 ^dR="N  

0^H"eQO  

CNo'qlvF5N  
 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。 (;9-8Y&_d  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 LFzL{rny!U  
 在该案例种，提出两个不同的目标： Yq6e=?-  
 #1:最佳的优化函数@193nm  b6`_;Z  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 gQ<>S  
"Je*70LG#  
9. 优化@193nm !O`a
aLc  
;;^OKrzWW  
 初始参数： Y$vobi$  
 光栅高度：80nm V<:)bG4;d  
 占空比：40% zS9HR
1  
 参数范围： 6n|R<DO%\  
 光栅高度：50nm—150nm SBf8Ipe  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 9+"R}Nxv^  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 9J*M~gKbz  
}f l4^F  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 m-<"`:+  
 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=x8  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 oMb&a0-7u  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 ]4uY<9VL  
qZV.~F+  
10. 优化@193nm结果 g< F7UA  
\>DMN #  
 优化结果： K P1;u#v  
 光栅高度：124.2nm L
@|xpq  
 占空比：31.6% /8Sr(  
 Ex透过率：43.1% 7f$ hg8  
 偏振度：50.0 )YtdU(^J$  
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。 ^$!H|  
[P3].#"]M=  
 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。 SHAC(3o/e  
 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。 {o."T/?d'  
 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。 )S8fFV  
`y^tCJ2u*  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 ~S85+OJ;M  
<o aVI?  
*_ U=KpZ
F  
 初始参数： J7RO*.O&Iq  
 光栅高度：80nm 
RBA{!  
 占空比：40% <`f~Z|/-_(  
 参数范围： f\|R<3 L  
 光栅高度：50nm—150nm yP
~O C|Z  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) b9%G"?~Zz  
 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% %>mB"Y,  
M[= #%U3*N  
 优化结果： z'!sc"]W6  
 光栅高度：101.8nm 'QP~uK  
 占空比：20.9% smJ#.I6/L  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） < %t$0'  
 偏振对比度：50.0 NbyXi3@v  
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。 Lj,!025  
s?,\aSsU@  
12. 结论 Qp5Y
S  
[b?[LK}.  
 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) .szc
-r{  
 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 {SOy-  
(如Downhill-Simplex-algorithm) gz~)v\5D/  
 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。 ,K-?M5(n9