[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） IwOL1\'T4  
HH0ck(u_A*  
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。 6pt|Crvu
 
';}:*nZ//_  
1. 线栅偏振片的原理 @$Yk#N;&(  
9Zf  
2. 建模任务 <WnIJum  

kd_!S[  
Hzc}NyJ  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 wp'[AR
}  
 偏振元件的重要特性： !&cfX/y8  
 偏振对比度 Y+kuj],h  
 透射率 gI9nxy  
 效率一致性 ;JgSA&'e  
 线格结构的应用(金属) SL/'UoYm<  
 deq5u>  
3. 建模任务： a8v\H8@X  
X-Ev>3H  
4. 建模任务：仿真参数 CIsX$W  
k<Xb<U  
偏振片#1: 4=`1C-v?q  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 &y7=tEV  
 高透过率(最大化) !I\eIV>0b  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) TXT<6(  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) i
3KAJ@  
偏振片#2: E2z=U  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 y|i(~  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 3sIdwY)ZS_  
 光栅周期：100nm j?T>S]xOX  
 光栅材料：钨  Hyenn  
*_mER`  
5. 偏振片特性 &;WK=#  
MiKq|  
 偏振对比度：(要求至少50:1) 7]Hf3]e>/  
>wL!`:c'"  
B*E"yB\NV  
("{vbs$;  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) c6=XJvz  
2yD ?f8P4  
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N})vrB;1  
6. 二维光栅结构的建模 {?++T 0  

T00sYoK  
C-@M|K9A'  
 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。 XbeT x  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 9b&;4Yq!f  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 &~x|w6M]J  
PR AP~P&^  
7q 5 \]J[  
T~SkFZ  
7. 偏振敏感光栅的分析 'vZy-qHrV  

f_;tFP B  
 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。 m*h O@M  
 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) LaZ @4/z!  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 AAuwE&Gg  
8. 利用参数优化器进行优化 Tc>g+eS  

C OL"/3r  

DY/%|w*L  
 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。 0"N4WH O  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 1W-kZ(e  
 在该案例种，提出两个不同的目标： h/y0Q~|/d  
 #1:最佳的优化函数@193nm M0e&GR8<z>  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 %s5(''a.  
(KfQ'B+  
9. 优化@193nm V$iA3)7W%  
gxeu2HG  
 初始参数： |%rRALIY  
 光栅高度：80nm Jy[rA<x$  
 占空比：40% QW_v\GHx  
 参数范围： .
m%5Esx  
 光栅高度：50nm—150nm J-G)mvkv  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) G=CP17&h6  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 %kH,Rl\g  
;<6S\  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 Uxe]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。 VP?Q$?a  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 {}gL*2:EW$  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 =i2]qj\  
\q^dhY>)  
10. 优化@193nm结果 Dr(;A>?qG  
[iyhrc:@  
 优化结果： sebuuL.l0<  
 光栅高度：124.2nm B[f:T%  
 占空比：31.6% *13-)yfd  
 Ex透过率：43.1% ^L\w"`,~  
 偏振度：50.0 !>+m46A  
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。 O`PQ4Q*F  
w*(1qUF#%  
 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。 @00&J~D  
 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。 `d x.<R#,  
 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。 M?n}{0E4  
;L$l0(OO  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 WS1Y maV  
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HNJH  
dWo$5Bls<A  
 初始参数： [s%uE+``S  
 光栅高度：80nm u)/i$N  
 占空比：40% |OZ>
5  
 参数范围： >{rD3X"d  
 光栅高度：50nm—150nm Tv% Z|%*  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) JiXN"s^mcb  
 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% Z%SDN"+'g  
9/R=_y-  
 优化结果： N~(?g7  
 光栅高度：101.8nm /$FpceB!W  
 占空比：20.9% ;H]]H!  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） 5fp&!HnG  
 偏振对比度：50.0 <){J|O  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求，尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 Oek$f,J-  
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m  
12. 结论 SuBUhzR  
nQfSQMg  
 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) Xcg+ SOB  
 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 |4` ;G(ta  
(如Downhill-Simplex-algorithm) 1nE`Wmo.2  
 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。 CzmB76zy.