[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） Bj4c_YBte  
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R}  
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。 3<<wHK;)  
K_Y{50#  
1. 线栅偏振片的原理 *JX$5bZsI  
`^{G`es  
2. 建模任务 tH;9"z# ~  

MkFWZ9c3  
9;XbyA]  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 -w2^26ax  
 偏振元件的重要特性： 7Z:3xb&>   
 偏振对比度 K
B~1]cYMp  
 透射率 gzi=+oJ|4  
 效率一致性 5P #._
Em  
 线格结构的应用(金属) 6!0NFP~b  
V^FM-bg%9  
3. 建模任务： !-T#dU  
:T$}@& -  
4. 建模任务：仿真参数 r)>'cjx/  
.(Ux1.0C  
偏振片#1: {BM:c$3@j  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 |%8t.
Z  
 高透过率(最大化) @A8y!<  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) Z(RsB_u5  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) FEhBhv|m  
偏振片#2: o7+<sL  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 1f^oW[w&  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 zx"EAF{  
 光栅周期：100nm hU(  
 光栅材料：钨 0e"KdsA:<U  
yD3vq}U!  
5. 偏振片特性 M6cybEk`  
PC@HNto{  
 偏振对比度：(要求至少50:1) F !v01]O  
N%:uOX8{  
o(v`  
7>7n|N  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) o+OX^F0  
%O%;\t  
mhIGunK;+  
3<FqK\P  
6. 二维光栅结构的建模 ^{yb4yQ 0  

>/.jB/q  
myXGMN$i  
 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。 4ybOK~z  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 056yhB  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 uJ=&++[  
_kOuD}_|
 
(1{OQ0N+x  
"OUY^ cM  
7. 偏振敏感光栅的分析 tMf5TiWu@  

(ce)A,;  
 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。 b,HXD~=  
 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) N
p9Pae'  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 T;3~teVYB  
8. 利用参数优化器进行优化 mNe908Yw  

D0f7I:i1  

*sfz+8Y  
 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。 Obc,   
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 35-FD{  
 在该案例种，提出两个不同的目标： 5.0;xz}#y  
 #1:最佳的优化函数@193nm zSsogAx  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 Q
QHC 1  
c$A}mL_  
9. 优化@193nm Z+J~moW `  
Qw%0<~<  
 初始参数： H'EBe;ccM  
 光栅高度：80nm jq/{

|<0  
 占空比：40% :]C\DUBo  
 参数范围： *LmzGF|  
 光栅高度：50nm—150nm 71&`6#  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) WFeaX7\b  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 Yic'p0< ?V  
jaux:fU  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 E\}Q9,Z$  
 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。 >273V+dy  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 9*|An  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 @qJv  
m} =<@b:l  
10. 优化@193nm结果 )./'RE+(k  
&P8Q|A-u  
 优化结果： HoM8V"8B  
 光栅高度：124.2nm 8J9o$Se  
 占空比：31.6% p:U{3uN 62  
 Ex透过率：43.1% 1G8t=IA%D  
 偏振度：50.0 i%B$p0U<  
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。 p7O4CP>9[  
9Bmgz =8  
 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。 !lB,2_  
 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。 wA)R7%&  
 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。 Fn%:0j  
wY}+d0Ch  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 {la^useg[  
t!Av[K  

3?/}  
 初始参数： &l|B>{4v  
 光栅高度：80nm q`;URkjk  
 占空比：40% N=L urXv  
 参数范围： 55N/[{[  
 光栅高度：50nm—150nm `Op
";E88  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) tbk9N( R  
 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% <$9AP  
9k"nx ,"  
 优化结果： `0 F"zu  
 光栅高度：101.8nm |s`q+ U-  
 占空比：20.9% !!K=v7M  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） "ChBcxvxb:  
 偏振对比度：50.0 ? 8!N{NV  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求，尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 )d1,}o  
 y.eBFf  
12. 结论 B'0Il"g'  
n2O7n@8  
 应用的偏振分析器可以评价偏振光栅与波长和角度的关系。(同样适用于极紫外光谱范围) }&naP  
 VirtualLab参数优化工具箱提供了不同的优化方式，用以改善提高光学元件的性能 cE]kI,Fw,M  
(如Downhill-Simplex-algorithm)  3i$AR  
 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。 <?n
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