[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） S3#NGBZ/  
'%Og9Bgd+  
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。 _CqVH5U?  
$ N`V%<W  
1. 线栅偏振片的原理 <xpOi&l  
|vW(;j6  
2. 建模任务 u=_"*
:}  

PdiP5S }/
 
pde,@0(Fa  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 p3tu_If  
 偏振元件的重要特性： sF9{(Us  
 偏振对比度 W0e+yIaR  
 透射率 %smQ`u|  
 效率一致性 BGM5pc (ei  
 线格结构的应用(金属) cs[_TJo  
m2c>RCq  
3. 建模任务： W\]bh'(  
'Cv,:Q  
4. 建模任务：仿真参数 AI KLJvte  
}/tT=G]91  
偏振片#1: o95)-Wb  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 d4ANh+}X"_  
 高透过率(最大化) z4t.-9(C  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) u#(& R"6  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) W|@
7I@@$"  
偏振片#2: fP 1V1ao  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 c:#<g/-{wM  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 1{6BU!  
 光栅周期：100nm 5)712b(&  
 光栅材料：钨 b-*3]gB  
OJ#ehw<  
5. 偏振片特性 'Br:f_}  
%=p:\+`VI  
 偏振对比度：(要求至少50:1) +'fy%/  
R7)\wP*l5  
_#[~?g`  
ed3d 6/%HR  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) +_^Rxx!XA  
5>9KW7^L  
5ggmS<=  
lT.Q)(  
6. 二维光栅结构的建模 "ijpqI  

v[$-)vs*ag  
Zl,c+/  
 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。 %>,B1nt
 
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 IZ
){xI  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 [tN^)c`s/  
bBx.snBK  
cnJL*{H<2  
1Yr&E_5/  
7. 偏振敏感光栅的分析 ~bm VpoI  

"n<rP 3y  
 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。 ( mV*7Z  
 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) QuF76&)7  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 cb36~{  
8. 利用参数优化器进行优化 k8>(-W"A  

4Cd#S9<ed  

euxkw]`h6  
 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。 $? 'JePC
 
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 %62W[Oh5  
 在该案例种，提出两个不同的目标： 
6snDv4  
 #1:最佳的优化函数@193nm D8S?xK7[  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 ~Te9Lq|  
1yFVF
  
9. 优化@193nm gK&MdF*  
[G.4S5FX.]  
 初始参数： CsJ38]=Mt  
 光栅高度：80nm tx$i(  
 占空比：40% l7{]jKJue  
 参数范围： w@K4u{|  
 光栅高度：50nm—150nm w)Rtt 9  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ,s=jtK  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 ]mfI$p%  
* ':LBc=%  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 KBUClx?  
 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。 t>f61<27eB  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 S\\3?[!p  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 ">{Ruv}$  
a'NxsByG]s  
10. 优化@193nm结果 [Ej#NHs  
m7dpr$J  
 优化结果： D]n"`< Ho  
 光栅高度：124.2nm !b !C+ \v  
 占空比：31.6% NZu\ Ae  
 Ex透过率：43.1% 5g x9W\a ?  
 偏振度：50.0 L9lNAiOH  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 rLk
UIG  
S_Tv Ix/7&  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 9+z5$  
 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。 >DFpL$oP  
 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。 DGs=.U-=e  
Vxr_2Kra  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 dkHye>  
2#srecIz-!  
(31ia"i%  
 初始参数： z;c~(o@4  
 光栅高度：80nm ^)JUl!5j]C  
 占空比：40% gY\g+df-  
 参数范围： 0 |/:m  
 光栅高度：50nm—150nm Q140b;Z  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ]JQ+*ZYUE  
 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% )td?t.4
 
N5ph70#y3  
 优化结果： 5s
5GBJ?  
 光栅高度：101.8nm g6s&nH`Z2  
 占空比：20.9% !=)R+g6b  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） _f"HUKGN  
 偏振对比度：50.0 BzVF!<!  
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。 *A^j>lV  
IIn
sq  
12. 结论 "M-zBBY]  
zeC@!,lH  
 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@6hlLr  
 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 1WT
DF  
(如Downhill-Simplex-algorithm) uVSc1MS1  
 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。 0mb|JoE(