[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） (: mF+%(  
rKl
  
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。 ~c\2'  
[kPl7[OL  
1. 线栅偏振片的原理 -NDB.~E^DJ  
cO-^#di  
2. 建模任务 uiWo<}t}{  

8P2_/)|  
'2{60t_A  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 '47E8PIJ|  
 偏振元件的重要特性： yPH5/
5;,  
 偏振对比度 )1O|+m k  
 透射率 P+0-h  
 效率一致性 e C&!yY2g  
 线格结构的应用(金属) Owh:(EJ"d  
lW]&a"1$  
3. 建模任务： #Q|ACNpYM  
X"T)X#:)  
4. 建模任务：仿真参数 )xTu|V  
0X%#9s~  
偏振片#1: p,\(j  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 gNh4c{Al9  
 高透过率(最大化) F_V/&OV  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) 
xB}B1H%  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) XZ/cREz^s  
偏振片#2: 6h\; U5  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 ;]2d%Qt  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 ZrWA,~;  
 光栅周期：100nm MnptC 1N  
 光栅材料：钨 a%wa3N=v  

j 2e|  
5. 偏振片特性 MhN8'y(  
Q?dzro4C  
 偏振对比度：(要求至少50:1) -V||1@ |  
hTQ]xN)  
tCu9 D  
M|7{ZE`Y  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) 59(} D'lw>  
$u,`bX  
Kq:vTz&<  
7#9fcfL  
6. 二维光栅结构的建模 '^.3}N{Fo  

*(nu0  
CbT ;#0  
 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。 s18A  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 bWMb@zm  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 !:1BuiL  
IZZ $p{  
gE6{R+sp  
#LG<o3An  
7. 偏振敏感光栅的分析 A)nE+ec1  

OC`Mzf%.  
 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。 KocNJ TB  
 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) w#;y  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 GUsJF;
;V  
8. 利用参数优化器进行优化 zHvW@A'F  

7*47mJyc  

6,skF^  
 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。 ,v(ikPzd  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 49 1 1  
 在该案例种，提出两个不同的目标： <;NxmO<%\  
 #1:最佳的优化函数@193nm }
M9I]\  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 sHHu<[psM  
Gk<6+.c~  
9. 优化@193nm E}|IU Pm  
R"e533  
 初始参数： ]#J-itO
  
 光栅高度：80nm n*N`].r#{=  
 占空比：40% CSMx]jbb  
 参数范围： \2)~dV:6+  
 光栅高度：50nm—150nm _Ns_$_  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) AJt4I W@  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 ks<+gL{K|i  
l`*R !\  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 Br"K{g?  
 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。 Bet?]4\_
 
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 wmFS+F4`2  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 J|dj`Z?  
S{qsq\X  
10. 优化@193nm结果 A)D1 #,0  
fb|lWEw5h.  
 优化结果： f_tC:T4a  
 光栅高度：124.2nm /QVhT  
 占空比：31.6% I>spJ5ls  
 Ex透过率：43.1% -&r A<j  
 偏振度：50.0 RMBPm*H  
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。 'E#Bz"
T  
-2*Pm1\Z  
 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。 UN`O*(k[  
 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。 >/DlxYG?  
 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。 Z`kI6  
DsGtc<l%  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 bF? {  
q!}O+(kt  
~_"/\;
1  
 初始参数： [xg&`x9,.  
 光栅高度：80nm
:<`po4/  
 占空比：40% nSh}1Arp/  
 参数范围： EnXTL]=0S  
 光栅高度：50nm—150nm !"N-To-c  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) /}RW~ax  
 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% #Ue_  
VeWvSIP,EQ  
 优化结果： L2^M#G@t  
 光栅高度：101.8nm Py-}tFr  
 占空比：20.9% %PxJnMb?  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） Ct30EZ  
 偏振对比度：50.0 lAx^!#
~\  
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。 MbjMO"}  
:<>=,`vQD  
12. 结论 y4~;H{!  
S(h+,+289  
 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) j43-YdCJ  
 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 D$G:#z*  
(如Downhill-Simplex-algorithm) =$awUy  
 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。 haIH `SY