[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） aRdk^|}  
[mJcc  
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。 YDyOhv  
]MfT5#(6h  
1. 线栅偏振片的原理 X2(TuR*t  
J1YP-:  
2. 建模任务 \,!FL))yC  

5Lo{\7%  
.8uJ%'$)  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 I{JU<A,&  
 偏振元件的重要特性： `XB(d@%  
 偏振对比度 R#`hT  
 透射率 [53rSr  
 效率一致性 R}8!~Ma`|  
 线格结构的应用(金属) /P<RYA~  
vK!,vKa.  
3. 建模任务： CSRcTxH  
]BP"$rs  
4. 建模任务：仿真参数 K!7o#"GM  
15x~[?!  
偏振片#1: vY7C!O/y_k  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 o_t2 Z  
 高透过率(最大化) 7C9qkQ Jqn  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) D*|h c  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) 2.p7fu  
偏振片#2: Xnt`7L<L  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 \vT0\1:|i  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 /~{8/u3  
 光栅周期：100nm vE;`y46&r  
 光栅材料：钨 ZtlF]k:MV  
lfOF]Kiqr  
5. 偏振片特性 1?]Gl+}  
Q6
Vy}  
 偏振对比度：(要求至少50:1) R{NmWj['Mg  
xop9*Z$  
;gcQ9L  
<8|vj2d2  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) >(ku*  
eG72=l)Mz  
/d%&s^M:  
z'O$[6m6  
6. 二维光栅结构的建模 KXL]Qw FN  

cR[)[9}  
 j/TsHJ=  
 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。 Q!7Er  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。  gG1%.q  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 IxAKIa[HY  
KV k 36;$  
0t*JP
 
"[L[*>[9!  
7. 偏振敏感光栅的分析 ,DqI> vx|  

68V66:0  
 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。 T;w%-k\<r  
 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) _}:9ic]e  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 /k|y\'<  
8. 利用参数优化器进行优化 kLU$8L  

1@"eeR  

?;i O  
 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。 7FW!3~3A_  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。
Ytmt+9  
 在该案例种，提出两个不同的目标： 5rRYv~+  
 #1:最佳的优化函数@193nm eLJW  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 ..UmbJJ.u  
R!0O[i  
9. 优化@193nm %k_R;/fjW  
dy-m9fc6%  
 初始参数： Q9tBHz  
 光栅高度：80nm rY4{,4V  
 占空比：40% B4
bC6$Lg  
 参数范围： YQ}Rg5o  
 光栅高度：50nm—150nm $`(}ygmP  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) "X4OUk  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 L#Uk=  
'e_^s+l)a  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 xbnx*4o0  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 ~J^Gzl  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 1q0DOf]!T  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 A6v02WG_1T  
}]$%aMxy T  
10. 优化@193nm结果 xPWzm hF  
`of 5h*k  
 优化结果： /5 B{szf  
 光栅高度：124.2nm XrS.[  
 占空比：31.6% 8VQJUwf;  
 Ex透过率：43.1% 4G"T{A`O  
 偏振度：50.0 89*CoQ  
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。 3?iRf6;n  
8u Tq0d6(  
 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。 }J73{  
 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。 ZgQ4~s  
 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。 [g`9C!P-G  
|s`j=<rNQI  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 x9k(mn%,  
P+ONQN|  
ivYHq#b59  
 初始参数： @GDe{GG+  
 光栅高度：80nm 3/>T/To&2  
 占空比：40% 6Qnerd%Ec  
 参数范围： CG*eo!Nw  
 光栅高度：50nm—150nm kW0|\
 
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 23?\jw3w  
 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% $"1Unu&P  
/yPFts_q  
 优化结果： 9g3e( z@  
 光栅高度：101.8nm ! 7A _UA8  
 占空比：20.9% teH.e!S  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） ^ cpQ*Fz  
 偏振对比度：50.0 @{*z1{  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求，尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 "| cNY_$&s  
*z I@Htp  
12. 结论 Bd jo3eX  
;#$ 67G$  
 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) > 2_xRn<P  
 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 L;N)l2
m.\  
(如Downhill-Simplex-algorithm) 6$$4!R-  
 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。 hEla8L4Y