[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） pCDN9*0/  
*E*oWb]H  
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。 tYXE$i  
c"v75lW-J  
1. 线栅偏振片的原理 7o0zny3?  
6Cz O ztn  
2. 建模任务 jQ,Vs=*H  

fd4C8>*7G  
M+0PEf.  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 8Z0x*Ssk  
 偏振元件的重要特性： e{7\pQK  
 偏振对比度 ;F#(:-:  
 透射率 p]%di8&;N  
 效率一致性 4 sax  
 线格结构的应用(金属) 0:`|T jf_  
)Xh}N  
3. 建模任务： HeO:=OE~>  
D3yTN"  
4. 建模任务：仿真参数 J Cq>;br.  
At"$Cu!k  
偏振片#1:
8[KKi~A  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 S~i9~jA  
 高透过率(最大化) z7ik/>d?  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) |)+ SG>-  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) {Q3OT  
偏振片#2: SfnQW}RGI  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 )-26(aNGT  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 W;'fAohr  
 光栅周期：100nm 54CJ6"q  
 光栅材料：钨 W|7|XO  

bDM},(  
5. 偏振片特性 a$"nNmD?  
}! EVf
 
 偏振对比度：(要求至少50:1) W48RZghmx  
%+H_V1F  
A<ds+0  
g#=<;X2  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) KGYbPty}  
=3.dgtH  
G
Ln=*Dh#  
N<9 c/V  
6. 二维光栅结构的建模 l!f_ +lv  

z.Ic?Wz7  
B;r_[^  
 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。 J5G<Y*q  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 &t^*0/~  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 M bWby'  
6u0>3-[6OD  
!+%gJiu:  
WR{m?neE_N  
7. 偏振敏感光栅的分析 uQIPnd(V  

>$JE!.p%o  
 可通过“偏振分析器”对偏振敏感光栅进行分析，该工具是VirtualLab光栅工具箱的一部分。 )2Ei<  
 偏振片最重要的几个特性可直接进行选择(如偏振度、透射率和反射率) hSm?Z!+  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 w$:\!FImx  
8. 利用参数优化器进行优化 =&z+7Pe[  

d}\]!x3t  

uu.X>agg  
 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。 l8FJ\5'M  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 eUcbe33  
 在该案例种，提出两个不同的目标： )8A.Wg4S;c  
 #1:最佳的优化函数@193nm KL'1)G"OH  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 ]q1w@)]n}  
i1cd9  
9. 优化@193nm a;xeHbE
 
DyN[Yp|V  
 初始参数： YB"gLv?  
 光栅高度：80nm ',r` )9o  
 占空比：40% tnJ7m8JmC  
 参数范围： 98Vv K?  
 光栅高度：50nm—150nm kG/1  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) #c:s2EL  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 FOQ-KP\=,  
sfX~X/  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 8J3#(aBm  
 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。 HPt3WBRzS;  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 .b,\.0N  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 7Mh'x:p  
v#?DWeaFS_  
10. 优化@193nm结果 F_qApyU,7  
th{f|fm62  
 优化结果： 4;6"I2;zfG  
 光栅高度：124.2nm y~+LzDV  
 占空比：31.6% !igPyhi,hl  
 Ex透过率：43.1% }dN\bb{#  
 偏振度：50.0 ArtY;.cg%  
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。

rN&fFI  
p6- //0qb  
 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。 ~EBaVl ({  
 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。 +ywz@0nx  
 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。 <.ZIhDiEl  
w5i*pOG)Z  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 @ym:@<D  
>V^8<^?G  
>GIQT?O6  
 初始参数： E<yQB39  
 光栅高度：80nm a?y ucA  
 占空比：40% ._0$#J S[  
 参数范围： "o--MBq4  
 光栅高度：50nm—150nm ^VYR}
1Mw  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 7**zb"#y  
 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% oc"p5Y3,Os  
~aotV1
"D  
 优化结果： l iY/BkpH  
 光栅高度：101.8nm ()|e xWW  
 占空比：20.9% pss')YP.  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） Xn"#Zy_  
 偏振对比度：50.0 y;ey(  
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。 S_sHwObFu|  
'{,JuX"n  
12. 结论 |}77'w :  
gkK(7=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) qg j;E=7  
 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 mg*iW55g  
(如Downhill-Simplex-algorithm) Lj /^cx  
 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。 |~76dxU