[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） 3L2@C%  
QuuR_Ao?c'  
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。 P'o:Vhm_H  
0,)Ao8  
1. 线栅偏振片的原理 m5KB#\  
}@IRReQ  
2. 建模任务 z-(#Mlq:!  

SB5DL_q  
cv fh:~L  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 .E!p
  
 偏振元件的重要特性： |&ISZFSv  
 偏振对比度  y w"Tw  
 透射率 1VW;[ ocQ  
 效率一致性 W#cr9"'Ta  
 线格结构的应用(金属) @g|Eb}t  
XOl]s?6H$  
3. 建模任务： J"w!Q\_  
UN`F|~@v  
4. 建模任务：仿真参数 U^_'e_)  
wv,,#P  
偏振片#1: oo\0X  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 KMz\h2X  
 高透过率(最大化) dZ!Wj7K)  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) ?sl 7C gl  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) ?D
VO\Cp  
偏振片#2: %N)o*H&  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 #plwK-tPR  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 gi`K^L=C  
 光栅周期：100nm <YbOO{  
 光栅材料：钨 H)g:<  
f~Dl;f~H_;  
5. 偏振片特性 ]pLQ;7f7D  
{ .KCK_ d  
 偏振对比度：(要求至少50:1) u>;#.N/  
H[o'j@0  
+Q, 0kv  

gnbs^K w  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) sr\lz}JW  
`n8) o%E9  
]UnZc  
%hU8ycI*h  
6. 二维光栅结构的建模 SsjO1F  

Auhw(b>}TW  
}~lF Rf
 
 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。 HMNjQ 1
y  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 8WWRKP1V  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 {! RW*B  
iV#JJ-OBq  
|u)?h]>  

6w K=  
7. 偏振敏感光栅的分析 =SLP}bP{:  

/:>f$k4~h  
 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。 rtDm<aUh  
 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) Uq)|]a&e  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 84P^7[YX>  
8. 利用参数优化器进行优化 )rD] y2^<  

>]"5K<-1  

0CY_nn#3  
 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。 ~az6n)  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 AO;`k]0e  
 在该案例种，提出两个不同的目标： ?/"@WP9  
 #1:最佳的优化函数@193nm 9;Ezm<VQ  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 3y>
.1  
xkl'Y*  
9. 优化@193nm zsI0Q47\  
I"3Qdi  
 初始参数： AW6]S*rh  
 光栅高度：80nm ^BjwPh4Z#  
 占空比：40% ltt%X].[  
 参数范围： 6+IOJtj  
 光栅高度：50nm—150nm !.L%kw7z  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) D`e!CprF  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 r4NI(\gU  
;: Hfkyy]  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 q=bJ9iJsq  
 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。 _h_;nS.Y  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 dk({J  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 =,-80WNsX  
Y,WcHE  
10. 优化@193nm结果 3z: rUhA  
+n9&q#ah  
 优化结果： U_!"&O5lr  
 光栅高度：124.2nm O<f_-n@G|  
 占空比：31.6% qfppJ8L  
 Ex透过率：43.1% =0,")aa!  
 偏振度：50.0 u 8U>R=M  
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。 mMrvr9%  
>?M:oUVDU  
 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。 7H[#  
 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。 s\o </ZDo  
 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。 F.?:Gd1  
wias]u|  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 8[f]9P/i  
30FYq?  
`;*=2M<c  
 初始参数： CJjma=XH  
 光栅高度：80nm }
?*:uf  
 占空比：40% `Lm ArW:  
 参数范围： ErB6fl  
 光栅高度：50nm—150nm aChY5R  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) +?MjY[8j  
 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%
nT|fDD|  
zfi{SO l  
 优化结果： XpOsnvW  
 光栅高度：101.8nm PKdM-R'Z  
 占空比：20.9% ,2H5CFX/  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） )^%,\l-!  
 偏振对比度：50.0 Jd1eOeS  
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。 JEY%(UR8  
sdS<-! %u4  
12. 结论 ),bdj+wr78  
QHMXQyr(  
 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) plfz)x
3  
 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 ?_\Hv@t;  
(如Downhill-Simplex-algorithm) _sZ/tU@_-K  
 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。 i-sE\m