[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） 6R29$D|HFO  
CC3v%^81l^  
该应用案例说明了两个不同紫外光谱偏振片的参数优化，紫外偏振片具有亚波长线栅结构。两个系统具有不同的功能，如193nm工作波长和以及在期望光谱范围内效率的一致性。 do ^RF<G  
<vbIp&  
1. 线栅偏振片的原理 PZD>U)M  
'?yCq$&  
2. 建模任务 qUF1XJZ}z  

%:qoV0DR  
qYp$fmj  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 KIVH!2q;  
 偏振元件的重要特性： EC?Efc+O  
 偏振对比度 [W,-1.$!dM  
 透射率 xqHL+W  
 效率一致性 :'r6TVDW  
 线格结构的应用(金属) ~mN%(w!^  
 [&P`ak  
3. 建模任务： >LF&EM]  
7=*VpX1  
4. 建模任务：仿真参数 ]wuy_+$  
.#5l$['  
偏振片#1: Jll-X\O`-  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 nD,{3B#  
 高透过率(最大化) !|m
9|  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) 5GAy "Xd  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) <V_7|)'/A  
偏振片#2: RwTzz] M  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内
}IlP:  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 Z#Lx_*p]Q  
 光栅周期：100nm ]R_G{%  
 光栅材料：钨 q3'o|pp  
%>XN%t'6aT  
5. 偏振片特性 s!6=|SS7  
/4joC9\AB  
 偏振对比度：(要求至少50:1) 8kW/DcLE  
CM~MoV[k7e  
w
y4q[$.4v  
5su.+4z\  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) ibF#$&!  
?(im+2  
5z]\$=TE  
[l[
{6ZXt  
6. 二维光栅结构的建模 :J(sXKr[C  

N5q725zJ  
Vf{2dZZ{1  
 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。 ,{j4  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 -WT3)On  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 \OHv|8!EI@  
=2oUZjA  
f:%SW  
[a8+(  
7. 偏振敏感光栅的分析 H(\V+@~>AD  

]R Mb,hJ  
 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。 mTEVFm  
 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) 'H=weH  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 ~5t?C<wo  
8. 利用参数优化器进行优化 $ly0h W  

:z~!p~  

gEKO128  
 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。 6D9o08  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 ~Ob8i1S>  
 在该案例种，提出两个不同的目标： +?e}<#vd'?  
 #1:最佳的优化函数@193nm org*z!;.   
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 VBx,iuaw  
&`PbO  
9. 优化@193nm Jf+7"![|  
#Si
|!  
 初始参数： YY!!<2_  
 光栅高度：80nm deM~[1e[  
 占空比：40% j<$R4A1  
 参数范围： +(AwSh!  
 光栅高度：50nm—150nm 3LrsWAz'  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 2k3 z'RLG  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 q)Je.6$#X  
^I./L)0=}  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 \G=bj;&eF  
 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。 l\U*sro<  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 n1)'cS5}  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 Y:%"K  
T{~MiC6A  
10. 优化@193nm结果 m~Me^yt>}  
.jum "va%  
 优化结果： c'lIWuL)  
 光栅高度：124.2nm ;@'0T4Z&l  
 占空比：31.6% x9\J1\  
 Ex透过率：43.1% htg'tA^CtS  
 偏振度：50.0 '5cZzC 2  
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。 J/gQQ.s  
b.(XS?4o  
 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。 ;q&Z9lm  
 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。 6)+9G_  
 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。 KF4see;;  
[+7"{UvT  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 +cw{aI`a8  
;;6\q!7`  
{"\q(R0  
 初始参数： YRu%j4Tx  
 光栅高度：80nm Qasr:p+  
 占空比：40% S `wE$so>  
 参数范围： }9FD/  
 光栅高度：50nm—150nm aKD;1|)  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ty9rH=1  
 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% SZI7M"gf/+  
\)s3b/oap  
 优化结果： ,FS?"Ni  
 光栅高度：101.8nm F94V5_[  
 占空比：20.9% U!_sh<  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） =QTmK/(|B  
 偏振对比度：50.0 *\C}Ok=  
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。 yvS^2+jW  
i~ROQMN1  
12. 结论 *+&z|Pwv[^  
w8U2y/:>  
 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) I@+lFG  
 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 7ia"
u+Y  
(如Downhill-Simplex-algorithm) 4g S[D  
 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。 e=-YP8l