[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） jB1\L<P  
19#)# n^  
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。 JR<R8+@g_  
Osy5|Ts  
1. 线栅偏振片的原理 ))KsQJ"
V  
Cza)s  
2. 建模任务 rLKDeB  

F 1zc4l6  
c//W#V2Q  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 '\_)\`a|  
 偏振元件的重要特性： i{e<kKh  
 偏振对比度 rRt<kTk!U  
 透射率 W@S9}+wl*  
 效率一致性 SQ1&n;M}f  
 线格结构的应用(金属) eqf~5/Z  
sNZPv^c  
3. 建模任务： mE7Jv)@  
Fh/C{cX9g  
4. 建模任务：仿真参数 <1LuYEDq  
-"nYCF  
偏振片#1: sO6t8)$b  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 ~w*ojI  
 高透过率(最大化) '
{u#:TTj  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) >S3 >b  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) 7> ]C2!  
偏振片#2: e.kt]l  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 J~Ph)|AiS  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 `dNb%f>  
 光栅周期：100nm W2B=%`sC  
 光栅材料：钨 #FQVhgc  
CFA>  
5. 偏振片特性 j,-7J*A~  
YOoP]0'L  
 偏振对比度：(要求至少50:1) X5yhS  
|S}*
M<0  
$G}Q}f  
>k#aB.6  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) c,fedH;  
ujh4cp  
~zX5}U<R  
%jf gncW  
6. 二维光栅结构的建模 'ng/A4  

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iTvCkb48m  
 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  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 =>J#_Pprn  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 )5v .9N6v  
/W>"G1)  
]z%9Q8q'  
TDGzXJf[  
7. 偏振敏感光栅的分析 ?yb{DZ46  

5~F0'tb|}  
 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。 OR9){qP  
 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) F"CYrt  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 u5ygbCm  
8. 利用参数优化器进行优化 gD\}CxtG  

u5_fM*Ka  

5S?yj  
 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。 3Cl9,Z"&6$  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 5=986ci$U  
 在该案例种，提出两个不同的目标： [ub\DLl  
 #1:最佳的优化函数@193nm a40BisrD~6  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 jg8P4s  
M
2S|$6t:  
9. 优化@193nm D=vq<X'  
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 初始参数： 6hq)yUvo4  
 光栅高度：80nm nSi
NSLv  
 占空比：40% %R>S"  
 参数范围： OEW,[d  
 光栅高度：50nm—150nm 6zWvd  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) A'8K^,<  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 (c2\:hvy  
L />GYx  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 Se`N5hQ  
 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-G (!]:  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 R.T-Ptene  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 1n"X?K5;A  
Se8y-AL6x>  
10. 优化@193nm结果 6%#'X  
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 优化结果： yFo5pKF.J  
 光栅高度：124.2nm jYz3(mM'J  
 占空比：31.6% !?/bK[ P,  
 Ex透过率：43.1% *Rh .s!@4  
 偏振度：50.0 9A(K_d-!H  
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。 I "2FTGA  
P0z{R[KBH  
 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。 fZfiiE~7J  
 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。 nj`qV  
 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。 E5{)d~q  
x?'%  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 m!g8@YI  
Qu_T&  
MlE~gCD  
 初始参数： P;LZ!I  
 光栅高度：80nm DG?\6Zh  
 占空比：40% ~[q:y|3b  
 参数范围： p9WskYpm  
 光栅高度：50nm—150nm )`7+o9&  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 
q"<-  
 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% %iC63)(M  
_ n4ma  
 优化结果： \#,#_  
 光栅高度：101.8nm {VG[m@  
 占空比：20.9% 2z# @:Q  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） L.[uMuUa  
 偏振对比度：50.0 *AR<DXEL  
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。 KocXSh U  
Sr 4 7u{n  
12. 结论 bnu0*Zg>  
}zxh:"#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) O>5u5n  
 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 P.Z<b:V!  
(如Downhill-Simplex-algorithm) 4(GgaQFO?  
 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。 1>x@1Mo+K