[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） Q4*fc^?u  
i:Zm*+Gi  
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。 A0fFv+RN3  
JqMDqPIQ  
1. 线栅偏振片的原理 ak:ibV  
9Ffp2NW`;  
2. 建模任务 fm^@i;D  

>5j<4ShW  
lRveHB&V  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 6<'21  
 偏振元件的重要特性： P9S2?Q  
 偏振对比度 :<Fe  
 透射率 4WE6fJ2X  
 效率一致性 l983vKr  
 线格结构的应用(金属) {U84 _Pi  
[p2H=  
3. 建模任务： \4AM*lZ  
gl]E_%tH  
4. 建模任务：仿真参数 uaOKv.%  
o,xxh  
偏振片#1: NHl|x4Zpw  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 A.D{.a  
 高透过率(最大化) 2CzaL,je[  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) TuW/N L|  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) EaWS. eK  
偏振片#2: z.CywME<)t  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 w=}uwvn NX  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 e5OsIVtjr  
 光栅周期：100nm e{KByFl  
 光栅材料：钨 -_<}$9lz  
vAX|hwn;  
5. 偏振片特性 9W8]8sUeG  
&EM\CjKv"  
 偏振对比度：(要求至少50:1) 7c;9$j  
^+ wD43  
/5#rADOS  
?\#N9+{W  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) wP57Pf0  
o=RM-tR`v  
7y`}PMn  
TI !a)X  
6. 二维光栅结构的建模 0Hs|*:Y1D  

6O@J7P  
IQ!\w-  
 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。
`juLQH  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 }'OHE(s
  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 Y $u9%0q|?  
:d8W+|1u  
7t?*  
Sggq3l$Qc  
7. 偏振敏感光栅的分析 5~
.ZlGd  

r|*&GHo L  
 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。 UYA_jpIP  
 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) zFQ&5@43  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 fgj^bcp-  
8. 利用参数优化器进行优化 x'zBK0i  

BI:k
#jO!  

KIeT!kmDl  
 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。 DOz\n|8S  
 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>}8'N)  
 在该案例种，提出两个不同的目标： +p8BGNW,  
 #1:最佳的优化函数@193nm %hN.ktZ/s  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 ~O 3D[PNW~  
j,d*?'X  
9. 优化@193nm
%Rh;=p`  
5/QRL\  
 初始参数： &/A8-:m  
 光栅高度：80nm ez3Z3t`  
 占空比：40% hCYQGx0  
 参数范围： 4Iq'/r  
 光栅高度：50nm—150nm rtQHWRUn  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) Kd3?I5t  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 nJ?^?M'F%  
dJ:MjQG`W  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 FA90`VOWYU  
 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。 z^nvMTC  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 Gq#~vr  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 39 Y(!q  
8wH.et25k  
10. 优化@193nm结果 Zs2-u^3&  
i{^Z1;Yl  
 优化结果： >%Ee#m  
 光栅高度：124.2nm INSkgOo  
 占空比：31.6% P%Ay3cR+E  
 Ex透过率：43.1% qP!P +'B  
 偏振度：50.0 %b?$@H-Re  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 3ew8m}A{O  
@^ ik[9^H  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 |DF9cd^  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 utlpY1#q/  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 w>xV  
+~nzii3  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 ExHAY|UA  
uqyB5V0gh  
:`vP}I ^  
 初始参数： 9H]_4?aX  
 光栅高度：80nm aH_6s4+:  
 占空比：40% qIwV q!=  
 参数范围： ~F, &GH  
 光栅高度：50nm—150nm _ia!mT<  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) %ICglF R  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% 3UUGblg`~  
{}>n{_  
 优化结果： N?4q  
 光栅高度：101.8nm Zszs1{t  
 占空比：20.9% Lb=W;9;  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） Fs/?  
 偏振对比度：50.0 Bz
2'=~J  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求，尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 ;/AG@$)  
> ^[z3T  
12. 结论 "L&k)J  
1D([@)^  
 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) dpN@#w  
 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 ^%oUmwP<$  
(如Downhill-Simplex-algorithm) HO|-@yOF^  
 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。 Md;/nJO~{