[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） kPWBDpzN  
l@xWQj9  
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。 FzVZs#O  

;;M"hI3@  
1. 线栅偏振片的原理 2bkJ /u`i  
k<!<<,Z  
2. 建模任务 ]}.0el{  

WXLK89ev\  
00"CC  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 :Pc(DfkS  
 偏振元件的重要特性： 36nyu_h:R  
 偏振对比度 3\1#eK'TK.  
 透射率 -ovoRI^6`}  
 效率一致性 B& "RS  
 线格结构的应用(金属) lVP |W:~K  
eap8*ONl  
3. 建模任务： w#sq'vo4%  
+N7"EROc  
4. 建模任务：仿真参数 >:A<"wZ  
r5[4h'f  
偏振片#1: w=|py>%  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 nX)f'[ 7  
 高透过率(最大化) Gy9 $Wj  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) )y`i@S}J  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) z"EWj73  
偏振片#2: 1&|  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内
p3 e|j  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 &~'S)Nun  
 光栅周期：100nm RtwUb(wn6  
 光栅材料：钨 0iV;g`%  
\X5 3|Y;=  
5. 偏振片特性 Je 31".  
d+0^u(gc!8  
 偏振对比度：(要求至少50:1) ?,>5[Ha^?  
V:OiW"/  
Y([d;_#P  
"H$@b`)  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) F_v-}bbcFQ  
&atyDFJ'  
m<3w^mww  
s%O Y<B@V2  
6. 二维光栅结构的建模 |kc@L`7s  

V9Hl1\j^  
"W5rx8a  
 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。 !9D1 Fa  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 y6FKg)  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 _4v"")Xe  
O@wK[(w^  
Y&5.9 s@'  
jM@?<1  
7. 偏振敏感光栅的分析 Im+7<3Z  

j`9Qzi1  
 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。 7h`^N5H.q  
 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) !W /C[$E  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 Bzw19S6y
 
8. 利用参数优化器进行优化 KUFz:&wK  

SO_>c+Dw  

1O0X-C,wo$  
 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。 #A )Ab%r8"  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 JD
*8@N  
 在该案例种，提出两个不同的目标： ~j"3}wXc5  
 #1:最佳的优化函数@193nm (hN?:q?'  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 *VDVC0R  
dlR_ckp  
9. 优化@193nm qnXTNs ?b  
En\Z#0,V  
 初始参数： Du!._  
 光栅高度：80nm $@.jZ_G  
 占空比：40% pV=@sz,G  
 参数范围： NbkK&bz  
 光栅高度：50nm—150nm PJK9704 6  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) :j,}{)5=  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 9yL6W'B!  
O|e}   
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 `HyF_m>\  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 ,v7Q*3  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 bLlH//ZRH  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 (O0byu}  
NzlAC  
10. 优化@193nm结果 4K7{f+
T  
M*`hDdS  
 优化结果： X~L!e}Rz  
 光栅高度：124.2nm ) EXJ   
 占空比：31.6% `0@z"D5c  
 Ex透过率：43.1% +`}o,z/^  
 偏振度：50.0 b#='^W3  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 H1&RI4XC  
&
F6C  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 X8R1a?  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 Q0>q:aj\  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 1-o V-K  
o;J;k_[MX  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 5g0_WpO  
Ct!S T
k[2  
FYl3c   
 初始参数： mb{q(WEPP  
 光栅高度：80nm @GeHWv  
 占空比：40%
,g|2NjUAc  
 参数范围： p6[ (81  
 光栅高度：50nm—150nm A[JM4x   
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) kEP<[K  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% 1~Mn'O%  
L~&" aF/b  
 优化结果： MLS;SCl  
 光栅高度：101.8nm AC4 l<:Yh  
 占空比：20.9% 0( //D;j  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） U^?= 0+  
 偏振对比度：50.0 jQ$BPEG&X  
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。 Oy$<QXj/  
D=&K&6rr  
12. 结论 GOVAb'  
n9] ~  
 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) (h,Ws-O  
 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
DsQ/aG9c%  
(如Downhill-Simplex-algorithm) fj+O'X  
 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。 ~L'nzquF