[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） 8H T3C\$s  
{t.S_|IE  
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。 6#.9T;&  
_ b</ ::Tp  
1. 线栅偏振片的原理 86!$<!I  
]=]MJ3_7  
2. 建模任务 9qB4\ONXZ  

s?&S<k-=fr  
P_H_\KsH*(  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 `B:hXeI  
 偏振元件的重要特性： _meW9)B  
 偏振对比度 e.#,9  
 透射率 =P_*.SgR  
 效率一致性 d2)]6)z6  
 线格结构的应用(金属) U.b|3E/^  
*UXa.kT@  
3. 建模任务： %o0H#7'  
jGo\_O<of  
4. 建模任务：仿真参数 .u=|h3&  
3+ 2&9mm  
偏振片#1: k,; (`L  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 rW_cLdh]#  
 高透过率(最大化) ^#K^WV  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) T|j=,2_  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) AxF$7J(  
偏振片#2: (H:A|Lw  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 fY #Yn  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 ]scr@e  
 光栅周期：100nm a<>cbP  
 光栅材料：钨 wlslG^^(!  
I3izLi
 
5. 偏振片特性 %K7;ePu  
aGws?<1$  
 偏振对比度：(要求至少50:1) ='C;^ Bk  
D0MW~Y6{  
%da-/[  
]1|7V|N6  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) [Ls%nz|  
8<KC-|y.  
II[-6\d!  
/11CC \  
6. 二维光栅结构的建模 ^P A|RFP  

{a9.0N:4  
Tu,nX'q]m  
 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。 ~Ga{=OM??  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 "?W8o[c+  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 x&m(h1h  
w\V<6_[vv.  
F[0~{*/|G  
* kUb[  
7. 偏振敏感光栅的分析 qg<Y^y  

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 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。 gp H@F
X  
 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) /q7$"wP  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 xon^=Wo;  
8. 利用参数优化器进行优化 ]@}hyM[D;  

huR ^l  

:O?3lj)  
 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。 #SjCKQ~  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 1!E}A!;  
 在该案例种，提出两个不同的目标： r?^L/HGc  
 #1:最佳的优化函数@193nm knb0_nA  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 m`Z.xIA7;  
O#>,vf$  
9. 优化@193nm v:>sS_^  
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KW  
 初始参数： LcNI$g;}Yf  
 光栅高度：80nm EQM[!g^a  
 占空比：40% rg 0u#-  
 参数范围： YfseX;VX  
 光栅高度：50nm—150nm 1:./f|m  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) n* .<L  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 l <Z7bo  
!ZCxi  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 /#L4ec-'  
 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*ZcZ FbWN  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 nvc(<Ovw  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 qDfhR`1k  
(l(d0g&p>  
10. 优化@193nm结果 Z-" NLwt[  
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VG  
 优化结果： $?LegX  
 光栅高度：124.2nm )]E?~$,  
 占空比：31.6% [i>D|X  
 Ex透过率：43.1% 9'|_1Q.b^  
 偏振度：50.0 XB:E<I'q!3  
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。 89P7iSV#*  
M~Er6Zg  
 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。 xf|C{XV@H  
 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。 GW7+#  
 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。 "{~^EQq,  
bhfKhXh8  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 8k.#4}fP  
4CS$%Cu\?w  
w7\ \m9  
 初始参数： ]
{0OPU  
 光栅高度：80nm +vV?[e  
 占空比：40% ,.;{J|4P  
 参数范围： 9c5DEq  
 光栅高度：50nm—150nm Tq6\oIBkV  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 1p<*11  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% z$(`{ o%a  
*w6F0>u  
 优化结果： e{^lD.E  
 光栅高度：101.8nm 6!=q+sw/X  
 占空比：20.9% azRp4~2?  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） ndk~(ex|j  
 偏振对比度：50.0 ItZ*$I1<  
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。 4]xD-sc  
p>+Q6o9O
 
12. 结论
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R#rfnP >  
 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) %"|W qxv  
 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 Tv|iCYB?  
(如Downhill-Simplex-algorithm) ':f,RG  
 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。 H5CL0#I