[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） p,}-8#K[  
\~:Kp Kq  
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。 '5wa"/ ?w  
%Rv&VFg  
1. 线栅偏振片的原理 Gxv@a   
(V@g?|LZ  
2. 建模任务
i+T#z  

i;xH  
Woa5Ov!n0  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 aWek<Y~+  
 偏振元件的重要特性： )0`;leli  
 偏振对比度 6NJ"ty9Bp  
 透射率 qC?J`   
 效率一致性 W3*BdpTw  
 线格结构的应用(金属) 7a0ZI  
[CBA Lj5  
3. 建模任务： c#nFm&}dm  
`;WiTE)&)  
4. 建模任务：仿真参数 Nkn0G_  
I<|)uK7  
偏振片#1: w=d#y )
1  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 EU]{S=T  
 高透过率(最大化) x*}j$n(Oa  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺)
r~F T,  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) GdEkA  
偏振片#2: '#$%f  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 S
6,AY(V  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 62rTGbDbx  
 光栅周期：100nm K"VphKvR  
 光栅材料：钨 Q6Y1Jr">X  
@Ek''a$  
5. 偏振片特性 & S_gNa  
-[i9a:eRM  
 偏振对比度：(要求至少50:1) %]nYv#K  
B)/X:[  
>8Zz<S&z  
Fwyv>U  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) G& cm5  
J}EQ_FC"$  
(7`goi7M  
][S<M24]Q  
6. 二维光栅结构的建模 N72z5[..  

cy7GiB2'  
\c/jp5=}  
 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。 |xQG  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 9
=@j]g|  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 xr?=gY3E;  
" jn@S-  
EAxg>}'1j  
~6.AE/ow  
7. 偏振敏感光栅的分析 8Fx~i#FT  

pA3j@w  
 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。 hD{+V!{  
 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) ??=CAU%\  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 VE4!=4  
8. 利用参数优化器进行优化 ]8ua>1XS  

l*uNi47|  

O7ceSz  
 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。 ].]yqD4P  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 n9gj{]%  
 在该案例种，提出两个不同的目标： QW6F24  
 #1:最佳的优化函数@193nm (FbqKx'uq  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 #tN)OZA  
"p.MJxH  
9. 优化@193nm R!W!8rr3  
\ 
  
 初始参数： jIK*psaV  
 光栅高度：80nm 6hXL`A&},  
 占空比：40% DF%\1C>  
 参数范围： ,d)!&y  
 光栅高度：50nm—150nm i96Pel  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) K6@QZc5.!  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 6(sqS~D  
mj[PKEdkB  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。
u@}((V  
 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。 );@Dr!H  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 b=:AF
s{  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 !~04^(  
yY4*/w7*j4  
10. 优化@193nm结果 HC*=E.J  
Wd_bDZQ  
 优化结果： z!)_'A  
 光栅高度：124.2nm !e&ZhtTuC  
 占空比：31.6% Z*.fSmT8)  
 Ex透过率：43.1% qw&Wfk\}  
 偏振度：50.0 ]7O)iq%  
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。 apF!@O^}y  
C 6Bh[:V&  
 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。 l^:m!SA_  
 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。 m'KY;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。 jiYYDGs77  
kwMuL>5  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 = PcmJG]  
'M|W nR  
-dsB@nPiUw  
 初始参数： ct3QtX0B  
 光栅高度：80nm Z6!MX_ep  
 占空比：40% -6;0 x  
 参数范围： 6%JKY
+n^  
 光栅高度：50nm—150nm f*Xonb  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) N$M#3Y;  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% {0q;:
7Bt  
ElZ'/l*\  
 优化结果： Rs_@L}U..  
 光栅高度：101.8nm X |.'_6l.  
 占空比：20.9% 1HskY| X  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） (;$J5  
 偏振对比度：50.0 }.3F|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，尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 '(5 &Sj/C  
e7t).s)b{  
12. 结论 8U/q3@EC  
HDIB GG~  
 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) _YWw7q  
 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 CCDoiTu!4  
(如Downhill-Simplex-algorithm) im>Sxu@  
 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。 ?t'ZX~k