[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） tG0 &0`  
CmtDfE  
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。 l0%7u  
xv_Z$&9e>l  
1. 线栅偏振片的原理 PWS5s^WM  
d.y-R#F_]  
2. 建模任务 ~mT([V  

oK2jPP  
F^cu!-L  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 `OWwqLoeA  
 偏振元件的重要特性： w(q\75  
 偏振对比度 n-CF
B:L  
 透射率 F441K,I  
 效率一致性 U)_x(B3d/  
 线格结构的应用(金属) }t1J`+x%  
o^x,JT  
3. 建模任务： rKr\Qy+q  
fczH^+mI  
4. 建模任务：仿真参数 s<8|_Dt  
gV-A+;u  
偏振片#1: {fn1sGA  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 C=DC g  
 高透过率(最大化) bO }9/Ay  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) dMa6hI{k  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段)
9@YhAj  
偏振片#2: eY(JU5{  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 @zig{b8  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 .QDeS|l  
 光栅周期：100nm 3Sn# M{wH  
 光栅材料：钨 gnw?Y 2
 
v.>95|8  
5. 偏振片特性 (6i.>%|_  
=gO4B-[  
 偏振对比度：(要求至少50:1) knRs{1}Pw{  
;sY n=r  
!InC8+be  
rf =Wq_  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) q)y<\cEO  
Uq(fk9`6  
}i9VV+L#1  
Gg{M  
6. 二维光栅结构的建模 \C"hL(4-  

p

u[S  
nZ#0L`@"Y  
 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。 US]I[Y6V  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 @}_Wl<kn  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 +?GsIp@>jh  
N"zm  
)Vpt.4IBd  
;~n^/D2.  
7. 偏振敏感光栅的分析 1raq;^e9  

_i2k$Nr  
 可通过“偏振分析器”对偏振敏感光栅进行分析，该工具是VirtualLab光栅工具箱的一部分。 ?GeMD /]  
 偏振片最重要的几个特性可直接进行选择(如偏振度、透射率和反射率) 0W]vK$\F*  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 />V& OX`  
8. 利用参数优化器进行优化 ??,/85lM  

e9rgJJ  

A%.ZesjAx  
 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。 \y+@mJWa  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 J{PNB{v  
 在该案例种，提出两个不同的目标： a}'dIDj  
 #1:最佳的优化函数@193nm __,F_9M  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 ;AJ6I*O@+  
8l >Xbz  
9. 优化@193nm nc.:Wm6Mj  
{z |+.D  
 初始参数： qR9!DQc'  
 光栅高度：80nm @8lT*O2j  
 占空比：40% Uh3N#O  
 参数范围： *fQn!2}=(  
 光栅高度：50nm—150nm lF3wTf/j  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) !PJp()  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 NwNjB w%v  
k;l^y%tzp  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 ]+T$D  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 )Qh*@=$-  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 mQ^SpK #  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 Ui`#B  
.T#}3C/  
10. 优化@193nm结果 pSodTG
$E  
N;i\.oY  
 优化结果： }z-6,i)'k  
 光栅高度：124.2nm +3]V>Mv  
 占空比：31.6% N@V:nCl  
 Ex透过率：43.1% 6T%5<I*&3s  
 偏振度：50.0 Pdk#"H-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。 oH(=T/{  
%\Mc6  
 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。 | &/_{T  
 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。 /&zlC{:G92  
 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。 cueaOtD  
gPIl:, d(  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 t@q==VHF  
gB]jLe  
?vQ:z{BO  
 初始参数： ?b\oM v5y  
 光栅高度：80nm UvuAN:'  
 占空比：40% @x_0AkZU  
 参数范围： ku
GaOO  
 光栅高度：50nm—150nm iKG,"  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ,6SzW+L7  
 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% yacN=]SW5  
Em(Okr,0  
 优化结果： ;Swy5z0=ro  
 光栅高度：101.8nm uj+{ tc  
 占空比：20.9% |g1Pr9{wy  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） 9s?gI4XN  
 偏振对比度：50.0 M"yOWD~s~  
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。 D7g 
B%  
|v_ttJ;+Y  
12. 结论 a&u!KAQ  
JthU'"K  
 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) L9d|7.b  
 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 A+(+PfU  
(如Downhill-Simplex-algorithm) =ba1::18  
 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。 T9uOOI