[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） 4Dzg r,V  
& .1-6  
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。 FsOJmWZ  
"@VYJ7.1  
1. 线栅偏振片的原理 m.ka%h$  
pFMjfWD,C  
2. 建模任务 R73@!5N%  

$'>iNMtK{p  
yph@H!@  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 r<(UN@T}  
 偏振元件的重要特性： 5#|
&&$)  
 偏振对比度 PtQ[({d3R  
 透射率 _\IA[-C+O  
 效率一致性 !jB}}&Ii  
 线格结构的应用(金属) <%wTI<m,-  
U9PI#TX &O  
3. 建模任务： <f}:YDY'  
%$b}o7U"s  
4. 建模任务：仿真参数 HhCFAq"j  
WQCnkP  
偏振片#1: $;=^|I4E  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 1Z_w2D*  
 高透过率(最大化) C%<Dq0j  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) {I0!q"sF  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) jT0iJ?d,!  
偏振片#2: y"Fu=  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 Vr& GsT  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 yMkR)HY  
 光栅周期：100nm "* FjEA6=  
 光栅材料：钨 E*T6kp^b  
gIRZkT`  
5. 偏振片特性 Z3wdk6%:}  
?r)>SB3(e  
 偏振对比度：(要求至少50:1) )!VJ\  
 =v?V  
U3]/ NV*   
4Hyp]07  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) tr0kTW$Ad  
9+ve0P7$  
[-W~o.`  
vnbY^ASdw  
6. 二维光栅结构的建模 u#u/uS"  

d7g$9&/q  
t vW0 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。 JY:Fu  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 "
.AW   
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 Cv>~%<  
 %>zG;4  
d8 v9[4  
H%=;pD>o  
7. 偏振敏感光栅的分析 2XUIC
^<@s  

w0=/V[fs  
 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。 t=:5?}J.Q$  
 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) SMB&sl  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 F|VHr
@%  
8. 利用参数优化器进行优化 1:DA{e
jS  

0#8lg@e8  

rOUQg_y  
 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。 `\ nKPj  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 L1

k  
 在该案例种，提出两个不同的目标： 3-;<G  
 #1:最佳的优化函数@193nm =NK'xPr  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 KF#qz2S  
9w0v?%%_  
9. 优化@193nm D}ZPgt#   
pK>/c>de  
 初始参数： 8<6@O  
 光栅高度：80nm $_a/!)bP  
 占空比：40% s"tH?m )6  
 参数范围： HDE5Mg "  
 光栅高度：50nm—150nm R5},E  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 6khm@}}  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 1csbuR?  
"Rf|o6!d  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 b9b`%9/L  
 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]Z&PbP  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 D iHj!tZN  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 Csgby(D*O  
7D8 pb0`;J  
10. 优化@193nm结果 :.-KM7tDI1  
aiw4J  
 优化结果： ?^8.Sa{  
 光栅高度：124.2nm n:<Xp[;R  
 占空比：31.6% S!R(ae^}  
 Ex透过率：43.1% 8y?q)y9h  
 偏振度：50.0 @'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。 & )-fC  
!;k ^  
 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。 p .~5k  
 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。 -)ri,v{:c  
 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。 S~g"  
>;xkiO>Y  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 `+Mva  
0V2~  
94rx4"AN8;  
 初始参数： ej(w{vl  
 光栅高度：80nm $z@nT.x5  
 占空比：40% pqbKPpG  
 参数范围： ufA0H J)Yg  
 光栅高度：50nm—150nm gi? wf  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) .+ic6  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% THwq~c'  
ZmaW]3$  
 优化结果：
 <j_  
 光栅高度：101.8nm > 3l3  
 占空比：20.9% eX^ F^(  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） 1eS@ihkP  
 偏振对比度：50.0 V4gvKWc  
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。 E3_ 5~>  
DeN$YE#*  
12. 结论 1
!ijRr  
<ou=f
'  
 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) aQ1n1OBr  
 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 Aacj?   
(如Downhill-Simplex-algorithm) r
?Pk}Q  
 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。 Wb{8WPS