[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） }gCG&7C  
+hpSxdAz4  
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。 @Eo4U]-  
NP "ylMr7P  
1. 线栅偏振片的原理 mIRAS"Q!m  
Ex6o=D2  
2. 建模任务 6zuze0ud  

E$w#+.QP  
):S!Nl  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 I:nI6gF  
 偏振元件的重要特性： B9}E {)T?  
 偏振对比度 ~,T+JX  
 透射率 XYts8}y5  
 效率一致性 au}s=ua~i  
 线格结构的应用(金属) gd K*"U  
Gp,'kw"I  
3. 建模任务： xLZbU4  
|!oXvXU  
4. 建模任务：仿真参数 o'96ON0  
( :iPm<  
偏振片#1: %w$mSG  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 ~zMDY F"&  
 高透过率(最大化) B7|c`7x(  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) @/LiR>,  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) X>}@EH
T  
偏振片#2: fL2^\dB;  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 q4+Yv2e <r  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 &;s<dDQK  
 光栅周期：100nm y=#j`MH{>  
 光栅材料：钨 $.9 +{mz  
\KCWYi]  
5. 偏振片特性 1#]B^D  
w]F!2b!  
 偏振对比度：(要求至少50:1) >4~#%&  
3+%nn+m  
t?HF-zQ  
PGkCOmq   
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) =D5wqCT(Q  
r,0@~;zA  
D&-vq,c  
QAi1,+y]7w  
6. 二维光栅结构的建模 Iqx84  

**n y!  
1U'ZVJ5bpK  
 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。 UG #X/%p  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 *t]v}ZV*  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 zC#%6@P\  
6m@0;Ht  
]q&tQJ/Fa  
Td&d,;  
7. 偏振敏感光栅的分析 h"r!q[MNo  

=gs~\q  
 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。 /e(W8aszi  
 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) K'V 2FTJI  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 2eHx"Ha  
8. 利用参数优化器进行优化 Fo(y7$33*  

l|7O)  

~2(]ZfO?>H  
 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。 {m'AY)  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 (2tH"I  
 在该案例种，提出两个不同的目标： 8O9Gs  
 #1:最佳的优化函数@193nm MOeoU1Hn  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 {!r#f(?uT  
h;nQxmJ9  
9. 优化@193nm =|"=l1  
C5MqwNX  
 初始参数： F 3s?&T)[G  
 光栅高度：80nm jqtVpNwM  
 占空比：40% 86qcf"?E  
 参数范围： -"tY{}z  
 光栅高度：50nm—150nm YD9!=a$  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) %I0}4$  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 ^e%k~B^  
WN\PX!K9  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 1mix+.d  
 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。 +99Bi2H}o  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 7@3sUA_Go  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 p#=;)1  
^cn@?k((A  
10. 优化@193nm结果 a'A s
 
U!Mf]3  
 优化结果： Y;eoTJ  
 光栅高度：124.2nm ,cD1{T\  
 占空比：31.6% ="2/\*.SL  
 Ex透过率：43.1% !-,Ww[G>  
 偏振度：50.0 x_W3sS]ej  
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。 .1{l[[= W  
K~3Ebr  
 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。 Cm4
10=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。 C`EY5"N r  
 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。 %qi%$  
$Elkhe]O %  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 gwq`_/d}  
`I#`:hj  
bRsc-Fz6  
 初始参数： ;W6-i2?  
 光栅高度：80nm |*fNH(8&H  
 占空比：40% AK;^9b-}q:  
 参数范围： 3.FR C  
 光栅高度：50nm—150nm LuL$v+`  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) QoseS/  
 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% y@aKNWy}$  
v#F-<?Vv  
 优化结果： 8W$
L:{ez  
 光栅高度：101.8nm 5us^B8Q  
 占空比：20.9% 0R4akLW0  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） 70=(.[^+  
 偏振对比度：50.0 qK,V$l(4#  
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。 8JP6M!F#  
6
7?n-NP  
12. 结论 xU:4Y0y8  
;AJ< LC  
 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) v8  
 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 r,"7%1I  
(如Downhill-Simplex-algorithm) \j:AR4  
 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。 :P,2K5]y