[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） I2=?H<  
T)r
a>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。 cM;&$IjCt  
6 ztM(2[  
1. 线栅偏振片的原理 t*zBN!Wu_  
S&@uY#_(*T  
2. 建模任务 OIa=$l43C  

nkp!kqJ09  
L+PrV y  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 )0P>
o]fWI  
 偏振元件的重要特性： i!30f^9D-S  
 偏振对比度 L s=2!  
 透射率 <=*xwI&q  
 效率一致性 Y,kTk  
 线格结构的应用(金属) AopCxaJ`  
H|H!VPof]  
3. 建模任务： eM*@zo<-  
{<a(1#{  
4. 建模任务：仿真参数 b<B|p|  
VGY#ph%  
偏振片#1: 
Y zXL8  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 37wm[Z  
 高透过率(最大化) mB.kV Ve0  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) aU3 m{pE  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) y8Bi5Ae,+1  
偏振片#2: Z_Ox'  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 gg(^:`+  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 L\8tqy.  
 光栅周期：100nm dQR2!yHEq  
 光栅材料：钨 ee]PFW28  
k,
 )7v  
5. 偏振片特性 50oNN+;=R  
MC!K7ji  
 偏振对比度：(要求至少50:1) +!6C^G  
9KVeFl  
:Xv3< rS<  
!6ZkLE[XJ<  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) x[3kCa|4A  
_^'fp  
xQC.ap  
u2^oXl  
6. 二维光栅结构的建模 (u-i{<   

m&DDz+g  
Pq~"`-h7:  
 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。 <L@0w8i`  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 >A|6kzC  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 8@|_];9#.  
. \*Z:  
.!Kdi|a)  
KL!k'4JNY  
7. 偏振敏感光栅的分析 '+NmHu:q  

+I#5?  
 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 =V
u;  
 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) G6xdGUM  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 J4h7] qt  
8. 利用参数优化器进行优化 ho2o/>Ef3  

8w~I(2S:#  

!}^c.<38Q  
 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。 }`4o+  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 %-|Po:6  
 在该案例种，提出两个不同的目标： LWc}j`Wd  
 #1:最佳的优化函数@193nm b#R3=TQS
8  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 S5E mLgnRs  
nI%0u<=d  
9. 优化@193nm bp:
WN  
A0yRA+  
 初始参数： U?d1  
 光栅高度：80nm Ob?>zsx  
 占空比：40% T5&jpP`M  
 参数范围： T{bM/?g
 
 光栅高度：50nm—150nm ]v@#3,BV  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) @D-l_[  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。  pzezN  
@"-<m|lM  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 ^<$dTr'  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 |uQJMf[L)  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 Ot(U_rJCi  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 C',D"  
\&]'GsfF  
10. 优化@193nm结果 n[CESo%[  
DIH.c7o  
 优化结果： D|,d_W  
 光栅高度：124.2nm ($'rV!}  
 占空比：31.6% 9M:wUYHT  
 Ex透过率：43.1% eP|:b &  
 偏振度：50.0 *f$mSI=  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 MFaK=1  
z)=D&\HX  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 v&i M/pJU  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 rv1kIc5Za<  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 |!i3Y=X  
j./3)  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 /}-]n81m  
[#kfl  
n`? j. s  
 初始参数： F*
o{dLJ)  
 光栅高度：80nm cfMj^*I  
 占空比：40% {f3)!Pei`J  
 参数范围： ++F #Z(p  
 光栅高度：50nm—150nm ,Ww)>O+  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) /_l%Dm?  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% n>)CCf@H  
`+1+0
?9  
 优化结果： 9}iEEI  
 光栅高度：101.8nm ?ah-x""Y  
 占空比：20.9% ^E8&!s  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） /$'tO3  
 偏振对比度：50.0 1mgLH  
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。 #+|{l*>  
,h5\vWZ  
12. 结论 t8\F7F P  
_W/s=pCh  
 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) 'W3>lAPx!  
 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 *4Y1((1k
 
(如Downhill-Simplex-algorithm) N\l\ M  
 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。 $GNN*WmHw