[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） Yr>7c1FZi  
bFJ>+ {#  
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。 "[CR5q9Pr  
Iz!]LW  
1. 线栅偏振片的原理 Z jXn,W]~  
T~d_?UAw$  
2. 建模任务 ,F=FM>o  

RZ?abE8  
*tl;0<n  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 {7EpljH@  
 偏振元件的重要特性： Wyb+K)Tg  
 偏振对比度 D+Z2y1
  
 透射率 t*Z4&Sy^  
 效率一致性 2xv[cpVi  
 线格结构的应用(金属) $/Llzpvny  
QF$s([  
3. 建模任务： f
/sLQdK,  
_*wlK;`  
4. 建模任务：仿真参数 n -x
Caq  
L!Gpk)}[i  
偏振片#1: ziv*4  
 偏振对比度不小于50@193nm波长  bDq<]h_7  
 高透过率(最大化) Yd<9Y\W%?  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) ,S&p\(r.  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) t* =i8`8  
偏振片#2: /LLo7"  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 7H?lR~w  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 ,]tMZ?n8  
 光栅周期：100nm !fJy7Y  
 光栅材料：钨 X:QRy9]  
4@M`BH`  
5. 偏振片特性 9
r 5(  
Fh}GJE  
 偏振对比度：(要求至少50:1) vJ>o9:(6  
##s:Ww  
V%voe  
3.h0  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) >oapw5~5  
qU ,{jD$  
8k^1:gt^  
Pje1,B q  
6. 二维光栅结构的建模 sRC?l_n;  

=0>[-:Z  
]<u%jTQREd  
 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。 Tz7|OV_W$  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 aX*7tRn_%  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 v|nt(-JX  
-=qHwcId  
WdbHT|.Aj  
-`1)y
hS  
7. 偏振敏感光栅的分析 %]o/p_<  

O{EbL5p  
 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。 .+5;AtN  
 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) {]O.?Yru?  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 8(* ze+8  
8. 利用参数优化器进行优化 tQ)l4Y 8  

SOluTFxUw  

0hq\{pw_y*  
 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。 e4;h*
IQK  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 w]US-7  
 在该案例种，提出两个不同的目标： J>fq5  
 #1:最佳的优化函数@193nm a@!O}f*  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 dlMjy$/
T  
)+f"J$ah  
9. 优化@193nm Cjj(v7[E  
1/A|$t[  
 初始参数： 9jllW[`2F  
 光栅高度：80nm 2>m"CG  
 占空比：40% $I9U.~*  
 参数范围： z h%b<  
 光栅高度：50nm—150nm %:7/ym[  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) d26#0Gt-4i  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 Gg%pU+'T  
>P-'C^:V=  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 h@Ix9!?+  
 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。 Q;kl-upn~8  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 AA}+37@2I  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 X|y0pH:S  

wYh]3  
10. 优化@193nm结果 ZpZoOdjslV  
iN2591S  
 优化结果： (mx}6A  
 光栅高度：124.2nm y 48zsm{  
 占空比：31.6% e?;  
 Ex透过率：43.1% %4w#EbkSS  
 偏振度：50.0 }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。 9/O\769"'  
\4uj!LgTb  
 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。 hO(A_Bw  
 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。 QG09=GQ  
 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。 cp
x:4R,  
zvT8r(<n}  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 cd4HbSp  
q[c^`5  
4!Lj\.!$  
 初始参数： QV _aM2  
 光栅高度：80nm y~wN:  
 占空比：40% N'?#g`*KW  
 参数范围： }L>0}H  
 光栅高度：50nm—150nm 'acCnn'  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) T!>sL=uf  
 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% cq8JpSB(  
{-yw@Kq  
 优化结果： ]F"@+_E  
 光栅高度：101.8nm "4.A@XsY  
 占空比：20.9% J?f7!F:8  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） aF.fd2k  
 偏振对比度：50.0
!ZayN  
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。  mEbj  
PsN_c[+  
12. 结论 O*c<m,  
KqXPxp^_Al  
 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) Oo9'  
 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 n^/)T3mz{  
(如Downhill-Simplex-algorithm) RF'&.RtVa  
 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。 ~FnY'F<35