[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） +u |SX/C  
a_VWgPVdDS  
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。 lwG)&qyVd  
18j>x3tn  
1. 线栅偏振片的原理 3:w_49~:~  
!gsrPM  
2. 建模任务 kTzO4s?  

6 %`h2Z  
r_8;aPL  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 zk@s#_3ct  
 偏振元件的重要特性： =yRv*C  
 偏振对比度 ^;{uop"DS  
 透射率 L*rCUv`  
 效率一致性 Q"!GdKM  
 线格结构的应用(金属) ',D%,N}J  
2#qcYU  
3. 建模任务： E
&"V~  
19[.&-u"  
4. 建模任务：仿真参数 Ag{)?5/d_  
L[5U(`q[  
偏振片#1: WK0IagYw  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 +~1
FKLu  
 高透过率(最大化) GAs.?JHd  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) zt  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) 6\UIp#X  
偏振片#2: ww+,GnV  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 M`9|8f,!a  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 ZBH^
0  
 光栅周期：100nm m.gv
?  
 光栅材料：钨 SpIiMu(  
z X+i2,  
5. 偏振片特性 4B[uF/[  
gL@]p  
 偏振对比度：(要求至少50:1) GUJ?6;  
6@:<62!;  
C0^r]^$Z  
J{5p4bkb  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) p9MJa[}V  
E2=vLI]  
+sq_fd ;'D  
qjg Z

 
6. 二维光栅结构的建模 (BK_A{5  

m3(p7Z^Bq  
Osy_C<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。 (b1e!gJpy  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 F{ C2% s#  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 CLuQ=-[
|  
+'VYqu/  
L@?3E`4/v  
_0
ZBG(  
7. 偏振敏感光栅的分析 YKOj  

.rX,*|1x  
 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。 ]1[:fQF7/L  
 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) ]{t!J^Xn  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 =L?2[a$2;  
8. 利用参数优化器进行优化 n7/&NiHxv/  

Vkf{dHjW  

ZC^NhgX  
 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。 Q^xk]~G$(  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 =<K6gC27  
 在该案例种，提出两个不同的目标： iG=Di)O  
 #1:最佳的优化函数@193nm ZhC,nbM  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 N&$ ,uhmO  
+A$>F@u  
9. 优化@193nm *l%&/\  
r{*BJi.b  
 初始参数： f)r6F JLU  
 光栅高度：80nm L7.SH#m  
 占空比：40% R. vV
l+  
 参数范围： Otf{)f  
 光栅高度：50nm—150nm V:+z3)q
F  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) z"Cyjmg"  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 ~Jj~W+h  
Krl9O]H/[  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 .t&G^i'n  
 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。 *=T(ncR['  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 NQvI=R-g  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 EP+LK?{%  
%
w  
10. 优化@193nm结果
/fAAQ7  
$>+g)  
 优化结果： OF-VVIS  
 光栅高度：124.2nm YPCitGBl  
 占空比：31.6% UG}2q:ST  
 Ex透过率：43.1% 0y+i?y 9  
 偏振度：50.0
1Lp; LY"_  
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。 f=S2O_Ee  
{.y_{yWo  
 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。 7QoMroR  
 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。 $3%+N|L  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 deTD|R  
OEC/'QOae  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 IcGX~zWr  
K%Bz6 ~  
,@Kn@%?$  
 初始参数： Mq'm TM  
 光栅高度：80nm \wK4bv
UrX  
 占空比：40% >vO+k^'Y  
 参数范围： #l7v|)9v  
 光栅高度：50nm—150nm S_;r!.
  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ^6LnB#C&  
 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% Ed2A\S6tl  
h ^s8LE3  
 优化结果： & Y2xO  
 光栅高度：101.8nm :M<] 6o  
 占空比：20.9% j['B9
vG  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） #VVfHCy  
 偏振对比度：50.0 gFTlP  
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。 uU^iY$w  
y*v|q=  
12. 结论 l"jYY3N|h  
HPJHA ,  
 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) ~P;A 9A(k  
 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 Q;A\M  
(如Downhill-Simplex-algorithm) P|]r*1^5  
 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。 IOY7w"|LW