[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） z{0;%E  
tQaCNS$=  
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。 P/9J!.Cm  
PcHFj+:  
1. 线栅偏振片的原理 3/=QZ8HA&-  
{kH^
OZ^(e  
2. 建模任务 :t S"sM  

z]|[VM?4L  
@qy*R'+  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 :+Ax3  
 偏振元件的重要特性： _5w?v~65  
 偏振对比度 `>EvT7u  
 透射率 *9ub.:EUwV  
 效率一致性 |I5?5 J\  
 线格结构的应用(金属) D>e\OfTR:  
p-r%MnT  
3. 建模任务： yaLW(@  
6CmFmc,  
4. 建模任务：仿真参数 J
_E(^+  
:_a]T-GL  
偏振片#1: z\8yB`8b^  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 %*q0+_  
 高透过率(最大化) N pND/  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) 67\Ojl~(1  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) { DQE7kI  
偏振片#2: L{A-0Ffh  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 nSQ}yqM)  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 4 6lEJ  
 光栅周期：100nm *Yu\YjLPG  
 光栅材料：钨 xyjVdD\  
<bZm  
5. 偏振片特性 x0h3jw+6  
 5vF}F^  
 偏振对比度：(要求至少50:1) "5JN
Xo,H  
&:I +]G/W  
k)K-mD``U  
6Hbf9,vI  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) ^+Vk#_2Q  
iq uTT~  
2C]la  
lJzy)ne  
6. 二维光栅结构的建模 _6UAeZ*M  

71"JL",  
Y0B1xL@  
 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。 4<Sa,~4  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 0yC`9g)(  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 2ZG1n#  
MhI)7jj`mt  
ivX37,B\bS  
@fH&(@  
7. 偏振敏感光栅的分析 Dp*$GQ  

XCIa2
Syo  
 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。 )ozcr^  
 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) _7#tgZyv  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 Ryq"\Q>+  
8. 利用参数优化器进行优化 3[=`uO0\7  

n1>,#|#  

K>cz63}S  
 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。 x:?a;muf  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 #xP!!.DF(  
 在该案例种，提出两个不同的目标： MFH"$t+  
 #1:最佳的优化函数@193nm i,IM?+4  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 OOBcJC  
3Q$'qZw p  
9. 优化@193nm +:,`sdv6o  
|N$?_<H  
 初始参数： +~4bB$6*4)  
 光栅高度：80nm 3IK(f.  
 占空比：40% ?ng14e  
 参数范围： zd9]qo  
 光栅高度：50nm—150nm D!RE-w92X  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) !rXcGj(k  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 *F szGn<  
P*SCHe'  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 NYjS  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 !b7'>b'J<1  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 dm2CA0   
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 W ~Jzqp9g  
98A(jsj  
10. 优化@193nm结果 9si}WqAw  
*t.q m5h  
 优化结果： w<Yv`$-`  
 光栅高度：124.2nm |}M0,AS  
 占空比：31.6% jJUGZVM6)  
 Ex透过率：43.1% wHtJ_Y  
 偏振度：50.0 ;v1NL@w*  
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。 o9ctJf=qn  
oSn! "<x  
 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。 ut$,?k!M  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 Uvh~B^6  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 pgLtD};S  
^Ti_<<X  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 P{S\pWZkk  
_~;&)cn,0  
2$ |]Vj*Zs  
 初始参数： j2}  
 光栅高度：80nm dI^IK
  
 占空比：40% E.J0fwyT  
 参数范围： X*!Dc,0.k  
 光栅高度：50nm—150nm <)O>MI' 4  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) @~k5+Z  
 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% Q(510)  
Xnv@H:$mxk  
 优化结果： sdJ%S*)5G$  
 光栅高度：101.8nm c~}={4M]  
 占空比：20.9% 'qL5$zG  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） %9C`  
 偏振对比度：50.0 4^DVW*OiI  
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。 .
xGo\aD  
-AjH}A[!  
12. 结论 KVB0IXZC~  
YijMF/Uyb  
 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) #:J:YMv  
 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 /O|:{LQ  
(如Downhill-Simplex-algorithm) 7
\A4vUI3  
 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。 e74zR6