[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） ))qy;Q,  
'6DBs8>1  
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。 [F+}V,  
5tl< 3g`  
1. 线栅偏振片的原理 Z3Og=XHR  
XgZD%7  
2. 建模任务 lqy Qf$t  

N"Z{5A  
,<.V7(|t)  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 `~cqAs}6]Q  
 偏振元件的重要特性： ,>:U2%  
 偏振对比度 |NlO7aQ>2H  
 透射率 <;lkUU(WT2  
 效率一致性 ${DUCud,kY  
 线格结构的应用(金属) (|2t#'m  
]>!K3kB  
3. 建模任务： xH ]Ct~md  
RTYvS5G  
4. 建模任务：仿真参数 59LG{R2  
[DuttFX^x  
偏振片#1: -oGdk|Yn  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 {$oj.V 4  
 高透过率(最大化) YqscZ(L:y  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) _T60;ZI+^  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) (&r.
w  
偏振片#2: yNPVOp*  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 /l3V3B7  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 -abt:or  
 光栅周期：100nm ,KH#NY]  
 光栅材料：钨 [+Iz@0q  
Q3'llOx  
5. 偏振片特性 @NR>{Eg  
|]bsCmD  
 偏振对比度：(要求至少50:1) aj='b.2)  
PI {bmZ  
Xg6Jh``  
1er TldX  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) 1C+13LE$U  
{p2!|A&a  
 $
c!p&  
v&\Q8!r_  
6. 二维光栅结构的建模 <sbu;dQ`  

70?\ugxA  
)D O?VRI  
 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。 r `=I  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 M/f<A$xx_  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 E_rI?t^  
@mCEHI{P  
&u."A3(  
As&Sq-NWf  
7. 偏振敏感光栅的分析 7sCG^&Y  

h,:m~0gmj  
 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。 LBeF&sb6  
 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) |d2SIyUc  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 P}}* Q7P  
8. 利用参数优化器进行优化 (XTG8W sN  

K8|r&`X0  

/xBb[44z8  
 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。 Wu/]MBM  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 $S6`}3  
 在该案例种，提出两个不同的目标： 7~h<$8Y(T  
 #1:最佳的优化函数@193nm Z?q]bSIT  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 :LQYo'@yB  
QT5TE: D  
9. 优化@193nm #lo6c;*m5  
=ZznFVJ`={  
 初始参数： B:Oa}/H   
 光栅高度：80nm y-b%T|p9  
 占空比：40% 9.M4o[  
 参数范围： F~vuM$+d  
 光栅高度：50nm—150nm yWc$>ne[L  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) /U*C\ xMm  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 df+l%9@  
4"(Bu/24  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 VT)oLj/A  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 `{h*/Q  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 a5"D@E  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 r|8d 4  
n38p!oS  
10. 优化@193nm结果 @i_FTN  
sE<V5`Z=  
 优化结果： fplow  
 光栅高度：124.2nm y14;%aQN  
 占空比：31.6% |^I0dR/w:  
 Ex透过率：43.1% H|<[YYk  
 偏振度：50.0 &ywPuTt  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 S3%FHS  
,-LwtePJ0  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 >2)OiQ`zg  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 r+i($jMs  
 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。 O63<AY@  
qr^3R&z!}  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 :r,pqnH_  
^/>(6>S^M  
f}ji?p  
 初始参数： d"mkL-  
 光栅高度：80nm n,(sBOQ  
 占空比：40% i>A s;*  
 参数范围： {6|G@""O  
 光栅高度：50nm—150nm rU:
`*b<  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) uBKgcpvTs  
 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% aiUY>M#|  
#Y`~(K47  
 优化结果： (`>+zT5aH  
 光栅高度：101.8nm %lhEM}Sm  
 占空比：20.9% ^zmG0EH,  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） Qj.#)
R  
 偏振对比度：50.0 G6P?2@  
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。 .V/Rfq  
A RuA<vQ  
12. 结论 286;=rN]*  
bHYy}weZ  
 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) Yui3+}Ms  
 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 hbDXo:  
(如Downhill-Simplex-algorithm) iL&fgF"'  
 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。 O, wJR