[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） ;.wWw" )  
vJE>H4qPmD  
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。 *[?DnF+  
2gC.Z:}  
1. 线栅偏振片的原理 q,H 0=\  
I_/kJ#7vj  
2. 建模任务 a|\ZC\(xI  

B\z4o\am%  
d,0Yi u.p  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 2n`OcXCh/  
 偏振元件的重要特性： T-L;iH~0  
 偏振对比度 hc4W|Ofj  
 透射率 sG~5O\,E  
 效率一致性 }\oy?_8~  
 线格结构的应用(金属) V/jEMJNks  
K[(h2&  
3. 建模任务： 3#@ETt0X(  
-{A!zTw1w  
4. 建模任务：仿真参数 e2?7>?  
ou[_ y  
偏振片#1: m+J3t@$  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 b1A8 -![  
 高透过率(最大化) L*VO2YI  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) kN)m"}gX  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) =Qcz:ng  
偏振片#2: Jm+hDZrW  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 j+c<0,Kj  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 ~Z'3(n*9  
 光栅周期：100nm _e;$Y#`EO  
 光栅材料：钨 JRC+>'}Xj  
!PzlrH)M=p  
5. 偏振片特性 aiKZ$KLC  
x@I(G "  
 偏振对比度：(要求至少50:1) yBPaGZ{f  
[V5ebj:6w  
n~#%>C
7  
x"Hi!h)v  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) w6fVZY4  
'y [eH  
8-?.Q"D7%  

lglC1W-q  
6. 二维光栅结构的建模 ;^Vsd\ac0  

24)3^1P\V  
?dukK3u  
 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。 5_@8g+~  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 D-/K'
|b  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 XF{ g~M  
t]~Lo3  
Ocq.<#||H  
J>YwMl  
7. 偏振敏感光栅的分析 lEBt<  

@N,EoSb :  
 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。 9=j"kXFf  
 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) Y{TzN%|LV  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 ThX%Uzd"[;  
8. 利用参数优化器进行优化 W27EU/+3  

2<Tbd"x?  

jmbwV,@Q2  
 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。 P"J(O<(1-:  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 +zQ a"Ep*  
 在该案例种，提出两个不同的目标： 0Ii* "?s  
 #1:最佳的优化函数@193nm yVvO!  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 |hjm^{!TpW  
y]B?{m``6  
9. 优化@193nm + RX{  
9Xt5{\PJ  
 初始参数： 8,pnm  
 光栅高度：80nm oZxC.;xJ  
 占空比：40% bwG2=  
 参数范围： 
sv0)sL  
 光栅高度：50nm—150nm N<1u,[+  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) _\YBB=Os  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 VLuhURI)  
G[1:<Vg8  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 V,<3uQD9a  
 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。 %e2,p&0G  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 5w)tsGX\  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 =B g  
hA.?19<Z  
10. 优化@193nm结果 V(
mz||'*  
bI 3o|  
 优化结果： >M{=qs  
 光栅高度：124.2nm n`Pwo&  
 占空比：31.6% nqNL[w6{  
 Ex透过率：43.1% M=$ qus  
 偏振度：50.0 !63
p?Q=  
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。 =&RpW7]  
'M>QA"*48E  
 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。 U|QLc  
 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。 _KBN  
 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。 DD`Bl1)  
1zwk0={x-%  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 m~cz  
:ulOG{z  
We&~]-b AW  
 初始参数： ]v&)mK]n=o  
 光栅高度：80nm @v^;,cu'8  
 占空比：40% Y;$wD9W  
 参数范围： LT7C>b  
 光栅高度：50nm—150nm -j1?lY  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) t*Hr(|.  
 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% 5VD(fW[OW]  
'4-J0S<<_  
 优化结果： <d89eV+  
 光栅高度：101.8nm Fk(nf9M%  
 占空比：20.9% Y+vG]?D  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） t5: 1' N9P  
 偏振对比度：50.0 B:Y"X: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，尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 KE>|,Ur  
4&b*|"Iw  
12. 结论 FXMrD,qVg  
?=zF]J:G1w  
 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) Jbv66)0M  
 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
&QHZ]2%U  
(如Downhill-Simplex-algorithm) J @eu]?h  
 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。 je_:hDr