[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） |#?:KvU97E  
}MXC0Z~si  
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。 eT6T@C
](  
 c 1o8  
1. 线栅偏振片的原理 8rY[Q(]  
Cmj+>$')0  
2. 建模任务 r>ca17  

7@uhw">mX  
}*9mNE  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 N-:.z]j#_  
 偏振元件的重要特性： @U
Cr`>  
 偏振对比度 kx31g,cf]w  
 透射率 /Mmts=^Ja  
 效率一致性 Ny2. C?2  
 线格结构的应用(金属) @m+2e C77  
@[. 0,
 
3. 建模任务： J_rb3  
0S71&I$u]  
4. 建模任务：仿真参数 ~duF2m 72  
vkE a[7  
偏振片#1: ee\QK,QV  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 e> -fI_+b  
 高透过率(最大化) SA[wFc  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) b:t|9FE%  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) ^
R7|x+  
偏振片#2: e .1! K  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 ,,HoD~]rd  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 OH/!Ky\@  
 光栅周期：100nm $1}Y4>3  
 光栅材料：钨 {DWL 5V#M  
`b?o%5V2x  
5. 偏振片特性 d.Ep#4  
;nbV-<e  
 偏振对比度：(要求至少50:1) 5-?*Boi>i  
5DxNHEuS  
8]j*z n?,  
#bCQEhCy  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) ^
i8"eF  
SS*3Qx:[  
WiiAIv&  
92XG|CWX  
6. 二维光栅结构的建模
@|'$k{i  

dwJnPJ=z  
45A|KaVpg  
 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。 p!>DA?vF  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 /l>!7  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 ~1:_wni  
g$h`.Fk,  
ZgA+$}U)uW  
i+ICgMcd  
7. 偏振敏感光栅的分析 z9Nial`p  

H7%q[O  
 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。 %sCG}? y  
 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) _qa9wK/  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 10IX84  
8. 利用参数优化器进行优化 V `7(75  

#5%ipWPHb  

t Z@OAPRx  
 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。 {5Sy=Y  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 k&lfxb9pd  
 在该案例种，提出两个不同的目标： 9";qR,  
 #1:最佳的优化函数@193nm N"8'=wB  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 oy\U\#k   
]w_JbFmT  
9. 优化@193nm L<k(stx~  
EGVS8YP>h  
 初始参数： QjOY1Xze  
 光栅高度：80nm bF'Jm*f  
 占空比：40% )F+wk"`+6  
 参数范围： r;_*.|AH  
 光栅高度：50nm—150nm w@WPp0mny  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) \+j:d9?  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 mO2u9?N  
<w3_EO  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 ?=G{2E.  
 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。 SZvp%hS0  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 k)R~o b  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 vj9'5]
!~q  
_*ar\A`  
10. 优化@193nm结果 upnX7as  
%7[q%S  
 优化结果： Q^*4
FH!W  
 光栅高度：124.2nm u#UtPF7q  
 占空比：31.6% &H[7UyC  
 Ex透过率：43.1% KW!
+Ws  
 偏振度：50.0 fp}5QUm-  
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。 @r=,: 'Mt  
t;`ULp~&  
 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。 ~r_2V$sC2  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 <99/7>#  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 {YG qa$+\  
p
8FXlTk  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 (TU/EU5  
@z^7*#vQv  
Gk xtGe  
 初始参数： gC(@]%  
 光栅高度：80nm W ",yq|  
 占空比：40% B(f_~]  
 参数范围： ]=PkgOJD  
 光栅高度：50nm—150nm 6F5g2hBz  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) nk;^sq4M:  
 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% ;iW>i8  
1Tr%lO5?6  
 优化结果： WL?qulC}h1  
 光栅高度：101.8nm @,9YF}  
 占空比：20.9% h_]*|[g  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） Y<
V$3h  
 偏振对比度：50.0 kj6H+@ {  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求，尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 G[6i\Et  
Lrmhr3 w5  
12. 结论 %=$Knc_!T^  
zp5ZZcj_  
 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) M2\c0^R  
 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 F]fXS-@ c  
(如Downhill-Simplex-algorithm) P| hwLM  
 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。 |AT`(71