[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） Fqw4XR_`~  
_$AM=?P&  
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。 PI*@.kqR-  
D-{*3?x  
1. 线栅偏振片的原理 j#p;XI  
iKo2bC:.&  
2. 建模任务 Xsa8YP9  

[voZ=+/  
ra'/~^9  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 4\-11!'08  
 偏振元件的重要特性： `]W9Fj<1j  
 偏振对比度
60%
nQhb  
 透射率 6,YoP|@0  
 效率一致性 >G|RVB  
 线格结构的应用(金属) E$ \l57  
KE,.Evyu=  
3. 建模任务： =.8n K y  
B<EqzP*#  
4. 建模任务：仿真参数 zn-=mk;W  
Dc0=gq0  
偏振片#1: ) Z3KO  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 GPLop/6   
 高透过率(最大化) GU>j8.  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) r =x"E$  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) A2gFY}  
偏振片#2: < +
*  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 #3*cA!V.<  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 HFP'b=?`]|  
 光栅周期：100nm [j/|)cj  
 光栅材料：钨 FUL3@Gb$UV  
S'HA]  
5. 偏振片特性 R*bx&..<  
CjPdN#*l  
 偏振对比度：(要求至少50:1) M#4;y,n<k  
2z !
05]B%  
/b>xQ.G  
YT8q0BR]  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) GY?u+|Q  
!T<,fR+8X  
L[2N zwO  
/#vt\I<x  
6. 二维光栅结构的建模 H4`>B>\  

c!\T0XtT  
BGi'UL,  
 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。 J#C4A]A  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 NTq_"`JjZ  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 <J%Z?3@T  
#EUT"^:d  
wA$?e}  
ng+sK  
7. 偏振敏感光栅的分析 >8{w0hh;  

xKE=$SV(  
 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。 BC!) g+8  
 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) \h'7[vkr  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 X[h{g`  
8. 利用参数优化器进行优化 kO}%Y?9d  

<xeB9  

a^LckHPI>  
 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。 dCM&Yf}K  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 mRAt5a#is  
 在该案例种，提出两个不同的目标： pmBN?<  
 #1:最佳的优化函数@193nm HYO/]\al  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 `\(co;:  
.$pe
q  
9. 优化@193nm %Y0lMNP  
M{orw;1Isy  
 初始参数： +mBS&FK  
 光栅高度：80nm c*\i%I#f2  
 占空比：40% "gNi}dB<]  
 参数范围： x7e0&  
 光栅高度：50nm—150nm (7<G1$:z=  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) &iu]M=Yb  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 )0E_Y@  
*J^FV^E``  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 HdlOGa6C  
 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。 MPnMLUB$\  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 >A@yF?  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 |in>`:qk  

6I(Y<LZ5  
10. 优化@193nm结果 h{"SV*Xpk/  
Z0H_l/g  
 优化结果： yz0#0YG7  
 光栅高度：124.2nm %cDGs^lgA  
 占空比：31.6% oMAUR "  
 Ex透过率：43.1% I-8I/RRkmP  
 偏振度：50.0 +cXi|Zf  
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。 ,#BD/dF  
+ R6X  
 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。 2?LPr  
 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。 E3p$^['vx  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 1O,5bi>t7  
bHm/ZZx  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 l#C<bDw  
0?t;3z$n  
>q?{'#i /  
 初始参数： h3E}Sa(MQ:  
 光栅高度：80nm ;~r-P$kCY  
 占空比：40% AW\uE[kg  
 参数范围： SN")u  
 光栅高度：50nm—150nm |1H9,:*%  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 28M^F~0  
 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% /+B6oE>8  
H(Wiy@cJn  
 优化结果： #ZPF&u"  
 光栅高度：101.8nm
/C'_-U?  
 占空比：20.9% |Wck-+}U  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） 5`&@3 m9/  
 偏振对比度：50.0 I+W,%)vb  
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。 ?z|Bf@TJ[+  
W\0u[IV.x  
12. 结论 #a@jt  
IC"ktv bHz  
 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) M`Wk@t6>  
 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 -#;ZZ\fdj  
(如Downhill-Simplex-algorithm) :{S@KsPqE  
 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。 @6|0H`kv