[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） [[[p@d/Y  
W J^r~*r  
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。 #{ `(;83  
G.T}^xHmL  
1. 线栅偏振片的原理 IU Dp5MIuR  
\!G&:<h  
2. 建模任务 %G\rL.H|  

NbG3^(  
3&3S*1b-H  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 .D)'ZY  
 偏振元件的重要特性： /o8h1L=  
 偏振对比度 e[R364K  
 透射率 wCn W]<+  
 效率一致性 <A"}Krq?  
 线格结构的应用(金属) 193Q  
W~dS8B=<  
3. 建模任务： }v@w(*)h:  
fTV:QAa;  
4. 建模任务：仿真参数 `sJkOEc`  
|910xd`Z  
偏振片#1: I.q nA  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 R2t5T-8`c  
 高透过率(最大化) kQ{pFFO  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) Os?~U/  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) 3Yg/-=U(  
偏振片#2: I&R4.;LW  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 \gj@O5rGP  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 p0'A\@|  
 光栅周期：100nm 6^UeEmjc  
 光栅材料：钨 &W`yHQ"JY  
H.w
p{m{  
5. 偏振片特性 .w[]Q;K_[)  
rDUNA@r  
 偏振对比度：(要求至少50:1) X^fMt]  
 ]|~],\  
>!`T=(u!  
y=5s~7]  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) ~i6tcd  
cKFzn+  
duT2:~H2  
{$O.
@#'  
6. 二维光栅结构的建模 ykX}T6T  

IqcPml{\  
}|{yd03+  
 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。 m3P%E8<Q#  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 GwW!Q|tVz=  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 KuE 2a,E4  
GfL}f9  
1&Nk  
fLct!H3  
7. 偏振敏感光栅的分析 !=|3^A  

,MuLu,$/  
 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。 4TC !P}  
 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) 1th|n  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 B.0(}@  
8. 利用参数优化器进行优化 B.Ic8'  

YNHn# 98\  

q ( H^H  
 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。 IkL|bV3E0  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 )uZ<?bkQ  
 在该案例种，提出两个不同的目标： &tHT6,Xv(  
 #1:最佳的优化函数@193nm tlI3jrgw  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 H@,jNIh~h  
 4\dc  
9. 优化@193nm h*h+VM  
jO<K0cc  
 初始参数： mNWmp_c,1  
 光栅高度：80nm <yE(p  
 占空比：40% #CHsH{d  
 参数范围： $2 ~A^#"0  
 光栅高度：50nm—150nm Y'%sA~g  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) l3b$b%0'  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 R%8nR6iG"  
W446;)?5  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 OZQhT)nS]  
 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。 dB^J}_wp  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 2AzF@Pi^z  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 `f8{^Rau  
6./h0kD`  
10. 优化@193nm结果 u}qfwVX Z  
Z\6azhbI}  
 优化结果： p_!Y:\a5  
 光栅高度：124.2nm k2,n:7  
 占空比：31.6% K3!|k(jt  
 Ex透过率：43.1% no)Sp
o'  
 偏振度：50.0 it D%sKo  
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。 #xm<|s   
:&#hjeltt  
 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。 #:DDx5%x<b  
 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。 bhnm<RZ  
 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。 y%v<Cp@R  
UI_|VU>J  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 {KdC51"Nv  
 ]i=-/  
T5Sa9\`>  
 初始参数： -Z4J?b  
 光栅高度：80nm &
gIu<*u<  
 占空比：40% gE`G3kgn{  
 参数范围： D2[uex  
 光栅高度：50nm—150nm #HJF==  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) tA3]6SIK@  
 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% zTAt% w5  
s~IOc%3  
 优化结果： cx1U6A+  
 光栅高度：101.8nm [o*u!2 r  
 占空比：20.9% Yw\}'7  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） gmj a2F,  
 偏振对比度：50.0 /-8v]nRB  
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。 1LJ ?Ka[_*  
slDxsb  
12. 结论 gt';_
  
V%<<Udu<  
 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) `(_cR@\  
 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 slOki|p;  
(如Downhill-Simplex-algorithm) i"F'n0*L  
 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。 jE&kN$.7j