[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） qTV;L-  
#ts;s\!  
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。 V!XT=Ou?6  
GyP.;$NHa[  
1. 线栅偏振片的原理 R4x!b`:i  
XqxmvN  
2. 建模任务 Oh]RIWL  

9irT}e  
#J_+ SL[  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 ZaKT~f%%z  
 偏振元件的重要特性： UFOUkS F  
 偏振对比度 @5tW*:s  
 透射率 B*c@w~E  
 效率一致性 w15QqhlK  
 线格结构的应用(金属) -
,Y[`(q  
k&dLg5O  
3. 建模任务： qwd7vYBc,  
%k8H
'w\  
4. 建模任务：仿真参数 E{B8+T:3  
KO''B or  
偏振片#1: t7; ^rk*  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 `COnb@uD  
 高透过率(最大化) :rcohzfa  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) 6{8
dv9tK  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) =j&qat  
偏振片#2: mQiVTIP3[O  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 eX0ASI9  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 /'<Qk'
  
 光栅周期：100nm 6U!zc]>  
 光栅材料：钨 qy$1+>f1  
<^v-y)%N:A  
5. 偏振片特性 9~Ve}NB#z&  
P"k`h=>!4  
 偏振对比度：(要求至少50:1) {S*:pG:+q  
'}pe$=  
A KjCm*K(q  
t,4'\nv*  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) G1z0q3< B  
\]$TBN dJ4  
)o\U4t  
hY5tBL  
6. 二维光栅结构的建模 |tua*zEsS  

3H_%2V6#V1  
miv)R  
 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。 g$a 5  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 l+n0=^ Z  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 r@v_hc  
3^x C
=++  
p+7ZGB  
!%,k]m'  
7. 偏振敏感光栅的分析 E3`&W8  

zhW.0:9 CR  
 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。 (w
/)u  
 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) ckCb)r_  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 DwBKqhu  
8. 利用参数优化器进行优化 ]Ac&h aAP  

@b2JR^  

^`< %P
k  
 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。 %`b %TH^  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 ;c;5O@R}3  
 在该案例种，提出两个不同的目标： l2[{T^  
 #1:最佳的优化函数@193nm blHJhB&8  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 P S [ifC  
U|!L{+F  
9. 优化@193nm \&#pJBBG  
W2-1oS~ma  
 初始参数： '$m uA\  
 光栅高度：80nm +\@}IKWl-?  
 占空比：40% [t.x cO  
 参数范围： s J~WzQ  
 光栅高度：50nm—150nm HAOl&\)7"_  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) =U)e_q  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 {L9WeosQ  
v5Qp[O_  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 W:V:Ej7 h  
 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。 ,MRAEa2  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 Q xg)Wb#  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 NL7CeHs5  
U5!T-o;3}  
10. 优化@193nm结果 b0n " J`  
QO|roE  
 优化结果： 0'Y'K6hG`  
 光栅高度：124.2nm 1GA$nFBVC  
 占空比：31.6% 64jFbbd-/  
 Ex透过率：43.1% <f+
9wuZ  
 偏振度：50.0 PW)Gd +y  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 d>OLnG> F  
Okt0b|=`1*  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 FvTc{"w /  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 gdKn!; ,w#  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 r'5~4'o$  
+#Q\;;FNP  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 ^w1&A3=6  
\u@*FTS  
AIK99  
 初始参数： jXu)%<  
 光栅高度：80nm Fu;\t 0  
 占空比：40% %hM8px4d  
 参数范围： @UgZZ  
 光栅高度：50nm—150nm _t'S<jTI  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 'Bc{N^  
 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% o{n)w6P{R,  
$MPh\T  
 优化结果： "jFRGgd79  
 光栅高度：101.8nm T|fmO<e*n  
 占空比：20.9% X4z6#S58  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） BZr$x8%ki  
 偏振对比度：50.0 d=J$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。 g.9:R=JPT  
+?I1Og  
12. 结论 oI2YJ2?Je8  
VP\'p1a  
 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) S>y(3E]I  
 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 AXmW7/Sj"  
(如Downhill-Simplex-algorithm) w4UaWT1J  
 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。 gqCDF H