[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） '*Z1tDFS  
S-a]j;U  
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。 I5X|(0es  
2bv=N4ly  
1. 线栅偏振片的原理 U&g@.,Y#  
1D7nkAy  
2. 建模任务 uFX#`^r`  

]{sU&GqBLe  
=Z{O<xw'  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 ?1*cO:O  
 偏振元件的重要特性： ^-TE([bW  
 偏振对比度 r7RIRg_  
 透射率 ;@0;pY  
 效率一致性 /}((l%UE.  
 线格结构的应用(金属) E:,/!9n  
J-[,KME_^  
3. 建模任务： kGH}[w  
+=>,Pto<  
4. 建模任务：仿真参数 ntu5{L'8  
)1Y{Q Y}l  
偏振片#1: ,L|%"K]yM  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 Ja|5 @  
 高透过率(最大化) HSw;^E)1  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) 0
3L]  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) A9[ F  
偏振片#2: tl[Uw[  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 ZFA`s qT  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 6gkV*|U,e  
 光栅周期：100nm Yc`o5Q\>  
 光栅材料：钨 kC:uG0sW  
'<gI8W</  
5. 偏振片特性 k)i3   
kq?Ms|h  
 偏振对比度：(要求至少50:1) ^dI424  
?3/qz(bM  
L{#IT.  
,A9]CQ  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) 3BzNi'  
##q2mm:a9P  
*-#&K\  
0^v`T%|fTX  
6. 二维光栅结构的建模 }cM}Oavh  

2ElJbN#  
\9.bt:k@OT  
 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。 |+{)_?  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 FW;m\vu  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 vXev$x=w-  
jxP;>K7O  
zp6C3RG(  
M#ZcY  
7. 偏振敏感光栅的分析 3_C|z,\:  

\Yy$MLs  
 可通过“偏振分析器”对偏振敏感光栅进行分析，该工具是VirtualLab光栅工具箱的一部分。 -Sqz5l
o  
 偏振片最重要的几个特性可直接进行选择(如偏振度、透射率和反射率) N'F77 .  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 n"$jG:AQJ  
8. 利用参数优化器进行优化 &PL8|w  

:Oy%a'w   

&C:IX\  
 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。 oxr#7Ei0d  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 'Oxy$U   
 在该案例种，提出两个不同的目标： O6@j &*jS  
 #1:最佳的优化函数@193nm .[YuRLGz  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 H h4WMZJG  
n#mA/H;wV  
9. 优化@193nm X enE^e+9  
}?lrU.@zg  
 初始参数： )z>|4@,  
 光栅高度：80nm m.hkbet/R  
 占空比：40% sXqz+z$*  
 参数范围： ;:iY)}  
 光栅高度：50nm—150nm %]\kgRr  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) __uA}fZp  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 9q)Kfz  
\S_Ou   
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 eFipIn)b  
 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。 y@1+I~@  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 {vs uPY  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 \-L&5x"x  
.GbX]?dN  
10. 优化@193nm结果 +2(I1  
\1d(9jR  
 优化结果：  vx\r!]  
 光栅高度：124.2nm PYiU_  
 占空比：31.6% #akpXdXs  
 Ex透过率：43.1% >1s* at/h  
 偏振度：50.0 9K.V
b1&  
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。  Fiv3 {.  
m&xW6!x  
 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。 GC<l#3+  
 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。 i1UiNJh86  
 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。 !NIhx109q  
s kvGU(G}  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 >q#rw  
@#<D ^"  
?fiIwF)  
 初始参数： %}[i'rT>  
 光栅高度：80nm bW$,?8(  
 占空比：40% iMAfJ-oN  
 参数范围： 'g6\CZw(#  
 光栅高度：50nm—150nm 26e]`]!SU  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) oOnop-z7  
 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% r~E=4oB7  
5:\},n+VE  
 优化结果： I*o
()  
 光栅高度：101.8nm \jh'9\  
 占空比：20.9% ? 8)'oMD  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） Hek*R?M|  
 偏振对比度：50.0 !-ok"k0,u  
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。 ;i8g41qjF  
yu;+o3WlK  
12. 结论 2X.r%&!1M  
YO#M/%^j  
 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) gGvz(R:
y  
 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-fi%Z7C  
(如Downhill-Simplex-algorithm) BYpG  
 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。 VAWF3