[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） q3TAWNzI0  
=o;8xKj  
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。 ,1EyT>  
9lNO
~8  
1. 线栅偏振片的原理 PsMoH/+"  
uV`r_P  
2. 建模任务 j[k&O)A{C
 

lt`(R*B%  
gUwg\>UC  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 >VM@9Cph  
 偏振元件的重要特性： /]=Ih  
 偏振对比度 kL\
FY  
 透射率 pZUckQ  
 效率一致性 zBtlkBPu  
 线格结构的应用(金属) ?8X;F"Ba  
<V0]~3  
3. 建模任务： b^_#f:_j
 
0eUK'  
4. 建模任务：仿真参数 "bZ%1)+  
l8 k@.<nCO  
偏振片#1: _>+!&_h  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 fT.18{'>  
 高透过率(最大化) q">lP(t  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) xCGa3X  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) C?m2R(RF  
偏振片#2: 4<[,"<G~3  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 T'B43Q  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 "c` $U]M%  
 光栅周期：100nm N^z4I,GV(  
 光栅材料：钨 f]Z%,'1^  
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5. 偏振片特性 ui
%B|b&&  
O?5uCh$H  
 偏振对比度：(要求至少50:1) FFX-kS  
`,a6su (?  
1=:=zyEEo  
-d5b,leC^  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) .P(k |D&  
{2l35K=  
V,:^@ 7d  
n]:Xmi8p  
6. 二维光栅结构的建模 '[(]62j  

9'+Eu)l:  
3}R}|Ha 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。 NV\t%/ ?  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 l7#5.%A  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 4FrP%|%E~  
Nc;cb  
BV)oF2b:  
0x BO5[w,Y  
7. 偏振敏感光栅的分析 j"=F\S&
!  

kq|(t{@Rp  
 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。 @'n075)h  
 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) X<G"GaL  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 SFqY*:svOw  
8. 利用参数优化器进行优化 @cYb37)q=  

"y~tAg  

0C!f/EZ
K  
 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。 IE*eDj  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 M;2@<,rM  
 在该案例种，提出两个不同的目标： EZs"?A  
 #1:最佳的优化函数@193nm c_"=G#^9@i  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 >^Rkk{cc  
r~rftw  
9. 优化@193nm u%m,yPU~B  
Iu"7  
 初始参数： h;TN$ /
 
 光栅高度：80nm V[DiN~H  
 占空比：40% ZZ'5BfI"I%  
 参数范围： <|-da&7
 
 光栅高度：50nm—150nm M02U,!di  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) (8"advc6  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 CghlyT  
jD}G9=[$1  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 KC+jHk  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 xP{
)+$n  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 *jQ?(Tf  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 TXL!5, X_  
`;j@v8n$*  
10. 优化@193nm结果 ^cDHC^Wm  
lcVZ 32MQ  
 优化结果： IL>VH`D  
 光栅高度：124.2nm k\76`!B  
 占空比：31.6% Cer&VMrQK  
 Ex透过率：43.1% C))x#P36  
 偏振度：50.0 T W#s)iDi  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 J7
;8 S  
=\`iC6xP}  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 9%Eo<+myh  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 qdnwaJ;&  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 J?C#'2/   
LvqWA}  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 xmNs%  
8bJj3vr  
d/Sw.=vq  
 初始参数： do.AesdXaq  
 光栅高度：80nm Z% DJ{!Hnh  
 占空比：40% |:w)$i& *  
 参数范围： "wy2u~  
 光栅高度：50nm—150nm ~pT1,1  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) q6PG=9d0B  
 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% d{J@A;da  
X5pb9zRq  
 优化结果： =`ZRPA!aY  
 光栅高度：101.8nm riZ :#I  
 占空比：20.9% r2*8.j51  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） $b~[>S-Q  
 偏振对比度：50.0 W3zYE3DZf  
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。 iE?yvtr8  
[ $5u:*  
12. 结论 xtBu]I)%  

PI.Zd1r  
 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) ,j6R/sg  
 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 u69UUkG  
(如Downhill-Simplex-algorithm) ck< `kJ`b  
 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。 7`j%5%q