[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） o|G'vMph  
#| pn,/  
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。 ^F)t>K$0m  
M^ZEAZi  
1. 线栅偏振片的原理 `cQAO1-5  
v6U Gr4  
2. 建模任务 k"3@G?JY  

LZtO Q__B)  
?K\r-J!Y  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 ; ,Nvg6c  
 偏振元件的重要特性： C/?x`2'  
 偏振对比度 qnb#~=x^  
 透射率 Rp+Lu  
 效率一致性 DD5cUlOSu  
 线格结构的应用(金属) ;fW`#aE  
{S@gjMuN  
3. 建模任务： EtnuEU  
redMlHM  
4. 建模任务：仿真参数 WA6re
Z  
Wr3z%1  
偏振片#1: tWyl&,3?1  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 {uDH-b(R  
 高透过率(最大化) D\^mh{q(  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) }y1r yeW<  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) *Sg6VGP  
偏振片#2: /HH_Zi0?N|  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 l(Ya,/4  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 7@R^B=pb  
 光栅周期：100nm 00B,1Q HP  
 光栅材料：钨 b
*(,W  
i>7]9gBm1q  
5. 偏振片特性 KV8O
k  
@;G%7&ps  
 偏振对比度：(要求至少50:1) iCJXV'  
EK.n $  
5g%D0_e5  
URbHVPCPb  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) +[ng99p  
&^`[$LtYd  
H:nO\]  
xS4?M<|L63  
6. 二维光栅结构的建模 "S+AkLe(  

0GW69 z  
-mP2}BNM  
 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。 =Fc}T%  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 #kk5{*`  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 "/G]M&  
[!C!R$AMa  
$O&N  
#@' B\!<@=  
7. 偏振敏感光栅的分析 ;eJ|)*  

Q/@ pcU  
 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。 Kum" }ux  
 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) 6i;q=N$'  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 ~W-l|-eogz  
8. 利用参数优化器进行优化 `z`=!1  

K8
/jfm  

'C=(?H)M  
 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。 ![!,i\x  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 1LaJ hrp?  
 在该案例种，提出两个不同的目标： w`EC6ZN  
 #1:最佳的优化函数@193nm Pv=]7>e  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 ._]*Y`5)d  
p1[|5r5Day  
9. 优化@193nm 2%v6h  
guVuO  
 初始参数： n2dOCntN>  
 光栅高度：80nm <00nu'Ex1v  
 占空比：40% :]4s;q:m  
 参数范围： r:PYAb=g  
 光栅高度：50nm—150nm Em4'b1mDX%  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) m
o9(2@~<  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 g\9&L/xDN  
#F6<N]i  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 (/^?$~m"  
 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%S,  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 RD0*]4>]  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 M;W&
#Fz%  
M1]w0~G  
10. 优化@193nm结果 i03=Af3  
~
;-2eKw  
 优化结果： j >`FZKxp  
 光栅高度：124.2nm 8QMMKOui\  
 占空比：31.6% A~v[6*~>  
 Ex透过率：43.1% ul b0B"  
 偏振度：50.0 t<"`gM^|  
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。 A k~|r#@  
qY!LzKM0  
 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。 ;dtA-EfOZ  
 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。 ]<ay_w;  
 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。 3UF^Ff<wo  
Q-A_8  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 m<LzgX  
R5mb4  
&xvNR=K[`  
 初始参数： Pqj\vdzx  
 光栅高度：80nm p.<d+S<  
 占空比：40% ?)[=>Kp  
 参数范围： bMsThoePT
 
 光栅高度：50nm—150nm T24$lhM  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 'R2*3<  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% <IBUl}|\  
Dw 5Ze  
 优化结果： i-#Dc(9  
 光栅高度：101.8nm VZe'6?#  
 占空比：20.9%
%{UW!/  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） ]ncK M?'O  
 偏振对比度：50.0 qG2P?DR  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求，尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 ;\f0II3  
JaR!9GVN7  
12. 结论 RH$l?j6  
!b+!] 2~g}  
 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) [z*1#lj S  
 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 bSQj=
|h1  
(如Downhill-Simplex-algorithm) Z#l6BXK  
 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。 1bDAi2 H