[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） I`n1M+=%  
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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。 ?H7p6mu  
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1. 线栅偏振片的原理 ;xkf?|  
"d^lS@~  
2. 建模任务 u!Eu
lAl  

A&_i]o  
Dil4ut-$  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。  d7-F&!sQ  
 偏振元件的重要特性： xzf)_ <  
 偏振对比度 { G>+.  
 透射率 7_'k`J@_  
 效率一致性 J`D<  
 线格结构的应用(金属) TXk"[>,:H  
[r< Y0|l,m  
3. 建模任务： }y=n#%|i.  
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4. 建模任务：仿真参数 fO}1(%}d  
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偏振片#1: ?Kz` O>"6  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 `9"jHw`D  
 高透过率(最大化) !
\|@{UJk/  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) nh.v?|  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) Ei(`gp  
偏振片#2: '~6CGqU*  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 V@s/]|rf,  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 HvfTC<+H  
 光栅周期：100nm
1XKIK(l  
 光栅材料：钨 @md^
mss  
$/(/v?3][e  
5. 偏振片特性 sAAIyPJts  
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 偏振对比度：(要求至少50:1) g='2~c  
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Ita!07  
RoXOGVo  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) ea;c\84_N  
eMMiSO!3  
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v?'k)B  
6. 二维光栅结构的建模 MhB=+S[@  

ON=ley  
K1:)J.ca_  
 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。 '$nGtB5  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 leqSS}KU+  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 K?<Odw'k  
9Yne=R/]  
7.'j~hJL  
\}&w/.T  
7. 偏振敏感光栅的分析 BHBR_7  

%[F;TZt  
 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。 F>{uB!!L4  
 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) #z5?Y2t7~^  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 .:Xe*Q  
8. 利用参数优化器进行优化 uPD_s[  

g}`CdVQ2M<  

)n61IqrW  
 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。 \
FX3=WW  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 \DdVMn  
 在该案例种，提出两个不同的目标： Ppn
ZlGQ6  
 #1:最佳的优化函数@193nm ag4^y&  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 G`K7P`m  
^HKaNk<  
9. 优化@193nm JugQ +0  
a'.=.eDQ  
 初始参数： : .e
S|  
 光栅高度：80nm D#(Pg  
 占空比：40% q"vT]=Y}:  
 参数范围： rMx_ <tXX  
 光栅高度：50nm—150nm C8SNSeg  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) C'"6@-~  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 eNKdub  
C_&tOt  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 :~(^b;yhZ  
 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。 (bXp1*0 ;  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 ?["ZE
a  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 jF0BWPL  
7}?z=LHb3  
10. 优化@193nm结果 W#/Ol59  
S!c@6&XJm?  
 优化结果： z#!Cg*K(  
 光栅高度：124.2nm ?Io2lFvI@Y  
 占空比：31.6% 3@A k6Uh  
 Ex透过率：43.1% ~~ w4854  
 偏振度：50.0 $t?e=#G  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 &0blHDMj{#  
;#Nci%<J\  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 j|w+=A1  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 ,4UJ|D=J  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 79fg%cSb  
nhxl#  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 6<GWDO  
J)+eEmrU  
sRG3`>1  
 初始参数： mI18A#[ 3  
 光栅高度：80nm 43fA;Uc{Y`  
 占空比：40% [!$>:_Vq/  
 参数范围： UJ&,9}L8  
 光栅高度：50nm—150nm n(MEG'9}  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 8t"DQ Y-R  
 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% [J#(k`@  
lDXH<W?  
 优化结果： EtG)2)  
 光栅高度：101.8nm -"H9W:  
 占空比：20.9% w9BH>56/"  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） ;U4X U  
 偏振对比度：50.0 Q^OzFfR6  
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。
glUP  
}Z=Qy;zk  
12. 结论 `w}"
0+V  
CSs6Vm!=  
 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)  q\"$~*  
 VirtualLab参数优化工具箱提供了不同的优化方式，用以改善提高光学元件的性能 2:yv:7t/  
(如Downhill-Simplex-algorithm) :'=C/AL  
 通过选择合适的评价函数(包括参数权重)可使优化更加合理化，并满足独立的要求。 F'!}$oT"