[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） spU!t-n67  
b?2X>QJ  
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。 gKs/T'PW  
sPE)m_u  
1. 线栅偏振片的原理 _> |R-vQ8  
,+NE:_  
2. 建模任务 -M1~iOb  

5<
)gCHa  
kHJDX;  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 iA%' ;V  
 偏振元件的重要特性： {Ukc D+.Y  
 偏振对比度 K?FX<PT  
 透射率 Qw6KX#n  
 效率一致性 94h_t@Q/1  
 线格结构的应用(金属) Q/3tg  
 {+/ .5  
3. 建模任务： 0[2BY]`Z.  
Ukh$`q}  
4. 建模任务：仿真参数 oc3dd"8}@  
@tE&<[e  
偏振片#1: a*W_fxb  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 PzMlua  
 高透过率(最大化)
43{_Y]  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) 4Wi8$  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) n?ZL"!$  
偏振片#2: kyRh k\X  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 5D]30
  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 2|
0Qk&  
 光栅周期：100nm }DDVGs[  
 光栅材料：钨 R8=I)I-8  
[xZ/ZWb/  
5. 偏振片特性 B8cBQv  
.# !'c  
 偏振对比度：(要求至少50:1) j[m_qohd7  
L@1,7@  
O?nPxa<  
r 1l/) ;  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) b(.-~c('  
_C< 6349w  
RjR&D?dc  
IdV,%d{  
6. 二维光栅结构的建模 2YE;m&  

z`emKFbv  
97qtJ(ESI  
 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。 J{Y6fHFi  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 F,p`-m[q  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 V-D}U$fw  
#D|! .I)  
toS(UM n  
0On?{Bw  
7. 偏振敏感光栅的分析 Cec9#C  

Z&+NmOY4  
 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。 ~")hE%Kl}  
 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) #dva0%-1  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 HG{&U:>)  
8. 利用参数优化器进行优化 o}9M`[  

Veb+^&   

^%\)Xi  
 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。 P &;y] ,)E  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 1fz*SIjG  
 在该案例种，提出两个不同的目标： xoqiRtlY:  
 #1:最佳的优化函数@193nm (v|r'B9b  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 {l&Ltruhz  
d&}pgb-
Md  
9. 优化@193nm ,vY)n6  
Vk MinE  
 初始参数： Q0pC4WJ`  
 光栅高度：80nm q+YuVQ-fx  
 占空比：40% E S#rs="  
 参数范围： AddGB^7yl  
 光栅高度：50nm—150nm vVI6m{zYV  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) a{<p'_  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 BQyvj\
uJ  
?j1_ n,d  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 t9G}Yd[T  
 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。 G 6W
x3~  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 RY9+ 9i  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 7m@
)Lv

 
c5X`_  
10. 优化@193nm结果 w- UKMW9"  
3^!Hl8P7  
 优化结果： (7IqY1W  
 光栅高度：124.2nm C@*%A
Y  
 占空比：31.6% *f79=x  
 Ex透过率：43.1% LYp'vZ!  
 偏振度：50.0 D`~JbKV5@^  
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。 HbNYP/MN3  
aGpCNc{+  
 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。 o[o:A|n  
 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。 sT)6nV  
 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。 PKi_Zh.D  
Xc\*9XV:  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 BR;QY1  
}<SNO)h3  
V/J>GRjw  
 初始参数： ;SfNKu  
 光栅高度：80nm |Dg;(i?  
 占空比：40% >[a FOA  
 参数范围： Q4X7Iu:  
 光栅高度：50nm—150nm hF2/ y.:P  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) Ka
f>  
 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% x Y| yI>  
<D;MT96SG  
 优化结果： 2A*/C7
 
 光栅高度：101.8nm .AXdo'&2i  
 占空比：20.9% ,E&Bn8L~O  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） NUMi])HkN  
 偏振对比度：50.0 ;;@IfZ ?j  
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。 So#dJ>  
"9qp"%  
12. 结论
W}>=JoN^J  
Raefj(^V  
 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) wy''tqg6  
 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 9UP:J0 `  
(如Downhill-Simplex-algorithm) /KAlK5<  
 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。 Uh.Sc:trA