[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） H**Xu;/5@  
@Jw-8Q{  
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。 8{sGNCvU  
t'ql[  
1. 线栅偏振片的原理 @\#td5'  
%Q|Atgp  
2. 建模任务 (*iHf"=\  

jNk%OrP]  
m9rp8r*e  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 MQ8J<A Pf-  
 偏振元件的重要特性：  2JBR)P  
 偏振对比度 S<Xf>-8w  
 透射率 }pkzH'$HJ  
 效率一致性 ( a#BV}=  
 线格结构的应用(金属) &F~T-i>X  
KbeC"mi  
3. 建模任务：
%EB/b  
zTU0HR3A  
4. 建模任务：仿真参数 }qD\0+`qi  
>z@0.pN]7  
偏振片#1: ]h5tgi?_l  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 gg2(5FPP  
 高透过率(最大化) 5r^
(P  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) 61U09s%\0  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) \dah^mw"  
偏振片#2: nBYZ}L q  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 UkFC~17P  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 _H@DLhH|=  
 光栅周期：100nm qIT@g"%}t  
 光栅材料：钨 j0q&&9/Jj  
X^j
fuA  
5. 偏振片特性 5v*\Zr5ha  
h/Y'<:  
 偏振对比度：(要求至少50:1) G18b$z  
c7H^$_^=  
U]rRQ d/:;  
`Urhy#LC  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) 493*{  
4#Jg9o   
,eS)e+yzc2  
d&>^&>?$zh  
6. 二维光栅结构的建模 ^S; -fYW2  

1< ?4\?j  
}^\oCR@  
 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。 I7]8Y=xf  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 C;yZ  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 "#g}ve,  
n `Ac 3A  
))Za&S*<  
#AY&BWS$  
7. 偏振敏感光栅的分析 {P-):  

/yZcDK4  
 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。 UPGtj"2v-  
 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) |DwZ{(R"W  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。  rPm x  
8. 利用参数优化器进行优化 #<x
m.  

[nh>vqum  

/x *3}oI  
 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。 E{vbO/|kf  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 8{ I|$*nB  
 在该案例种，提出两个不同的目标： rvM{M/4  
 #1:最佳的优化函数@193nm %a7$QF]  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 ^B^9KEjTz  
F"mmLao  
9. 优化@193nm [#iz/q~}  
N$tGQ@  
 初始参数： ia? c0xL  
 光栅高度：80nm ^ZCD ~P_=  
 占空比：40% Iu6   
 参数范围： fN2lLn9/u  
 光栅高度：50nm—150nm 5:?!=<=  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) glw+l'@  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 T u'{&  
),!q
TjD  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 xyxy`qRA  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 % AgUUn&k  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 d_P` qA  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 {.]7!ISl5  
!n%j)`0M  
10. 优化@193nm结果 &5R&k0i r  
K)P%;X  
 优化结果： VtohL+  
 光栅高度：124.2nm Fj!U|l\_9  
 占空比：31.6% *NQ/UXE  
 Ex透过率：43.1% h yIV.W/  
 偏振度：50.0 8?C5L8)  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 mp3s-YfRc  
4&iCht =  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 ./~(7o$  
 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。 tl>7^hH  
 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。 d"Y{UE  
6MI8zRX  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 Bbp|!+KP{(  
f *)Z)6E  
DaVa}  
 初始参数： >R=|Wo`Ri  
 光栅高度：80nm UCWBYC+  
 占空比：40% #A.@i+Zv  
 参数范围： ?@89lLD  
 光栅高度：50nm—150nm {GUF;V ^  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) Y9|!+,  
 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% DV{=n C  
,u!sjx  
 优化结果： %XTI-B/K  
 光栅高度：101.8nm :
@&/kyGH  
 占空比：20.9% Q@HV- (A  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） OrG).^l  
 偏振对比度：50.0 ']oQ]Yx0  
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。 J8D,ZfPN`d  
.e5Mnd%$M  
12. 结论 eQ}4;^;M-  
\j.:3Xr  
 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) }1xo-mUg,  
 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 O H7FkR  
(如Downhill-Simplex-algorithm) 8Xb
T`y  
 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。 QCJM&