[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） "oyo#-5z  
'1[Ft03  
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。 vM={V$D&  
4W75T2q#  
1. 线栅偏振片的原理 -"x$ZnHU  
_ q"Gix  
2. 建模任务 ).O)p9  

}MySaL>  
NEs:},)o  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 Eci\a]  
 偏振元件的重要特性： 5P bW[  
 偏振对比度 UKGPtKE<  
 透射率 ctQ/wrkU  
 效率一致性 F|8&  
 线格结构的应用(金属) jXJyc'm7  
u8^lB7!e/  
3. 建模任务： T{"(\X$  
42{~Lhxt  
4. 建模任务：仿真参数 y =@N|f!  
SbZ6t$"  
偏振片#1: crCJrN=  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 Ri'n  
 高透过率(最大化) pg.%Pdr<$  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) UiWg<_<t  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) NK+o1  
偏振片#2: 9WHddDA  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 iU-j"&L5  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 $b\P|#A  
 光栅周期：100nm \
e_O4  
 光栅材料：钨 XW9!p.*.U  
A&{Nh` q
 
5. 偏振片特性 2%1hdA<  
a*;b^Ze`v  
 偏振对比度：(要求至少50:1) I fir ,8  
s2?&!  

@HW*09TG  
hZ3bVi)L\  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) *:
1ey{w:  
'qi}|I  
AW .F3hN)  
13PS2  
6. 二维光栅结构的建模 )jj0^f1!j  

oU|c
.mYe  
b6[j%(   
 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。 V~bD)?M  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 e!`i3KYn"  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 C~[,z.FvO  
[lAp62i5  
g}i61(  
R+|hw;  
7. 偏振敏感光栅的分析 E]6 6]+;0_  

neh(<>  
 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。 -di o5a  
 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) YqG7h,F  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 5x
de;  
8. 利用参数优化器进行优化 d _ e WcI  

@;kSx":b  

.pq%?&  
 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。 598i^z{~0%  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 Jwp7gYZ  
 在该案例种，提出两个不同的目标： pp2~Meg  
 #1:最佳的优化函数@193nm \9d$@V  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 Q&&@v4L  
WHI`/FM  
9. 优化@193nm `6YN3XS  
z2c6T.1M  
 初始参数： P4?glh q#  
 光栅高度：80nm 5uf a  
 占空比：40% 2tLJU Z1  
 参数范围： y]imZ4{/  
 光栅高度：50nm—150nm OZT.=^:A  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) S$3JMFA  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 "j-CZ\]U|  
q;U,s)Uz^  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 _|]x2xb)  
 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。 V1?]|HTQcT  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 zJXplvaL;  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 oE~RySX  
FqifriLN  
10. 优化@193nm结果 @KA4N`  
Ug`djIL  
 优化结果： fatf*}eln  
 光栅高度：124.2nm Bf:Q2slqI  
 占空比：31.6% h$=
2p5'-  
 Ex透过率：43.1% i&k7-<  
 偏振度：50.0 a6H%5N  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 6,uX,X5  
o.\oA6P_  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 {|\.i  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 Mq8L0%j  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。
Ha ]YJ}  
+O5hH8<&b  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 , dp0;nkr  
xCKRxF  
Ewm9\qmg  
 初始参数： zT[!o j7  
 光栅高度：80nm >Se,;cB'/]  
 占空比：40% >f'g0g  
 参数范围： hEk$d.!}  
 光栅高度：50nm—150nm (ik\|y% A  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致)
6^Sa;  
 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% FN;^"H  
x`?3C"N:<  
 优化结果： oRzi>rr  
 光栅高度：101.8nm oE~Bq/p  
 占空比：20.9% 5-G@L?~Vw  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） pNIf=lA  
 偏振对比度：50.0 =2 kG%9  
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。 \;-|-8Q  
:ivf/xn  
12. 结论 cAc@n6[`3  
d| {r5[&  
 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) 0^ibNiSP  
 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 H.2QKws^F  
(如Downhill-Simplex-algorithm)
0RK!/:'  
 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。 V> bCKtf&