[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） ;Y*K!iFWH  
OmWEa  
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。 p)/e;q^  
3i!a\N4 K  
1. 线栅偏振片的原理 hTn"/|_SW  
"73y}'  
2. 建模任务 +-|""`I1I  

LQPQ !):;  
<7J3tn B  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 S#C-j D  
 偏振元件的重要特性： :V+rC]0  
 偏振对比度 ~3:hed7:  
 透射率 u$%C`v
>  
 效率一致性 N+c|0  
 线格结构的应用(金属) EZB0qZIp  
^vd$j-kjTP  
3. 建模任务： G=17]>U  
_r3Y$^!U  
4. 建模任务：仿真参数 Y0,{fw<  
.euAN8L  
偏振片#1: ,Lp"Ia  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 $mGzJ4&  
 高透过率(最大化) C<^i`[&P$  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) tB>!1}v  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) ^;PjO|mD Z  
偏振片#2: " C0dZ  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 fW2NYQP$:  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 7Fo^:"  
 光栅周期：100nm #h=V@Dh  
 光栅材料：钨 U!|)M  
uZn_*_J!  
5. 偏振片特性 )4uWB2ZRoi  
lF(v<drkB  
 偏振对比度：(要求至少50:1) qA7,txQ:  
aYa`ex  
#(614-r/  
GqCBD-@4v.  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) AQjv? 4)T  
K@1gK<,a  
ENhLonMeV  
=_k  
6. 二维光栅结构的建模 -M=BD-_.h  

zS;ruK%2  
O.Pp*sQ^  
 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。 ^ou)c/68aQ  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 1r>]XhRFZ  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 _?"y1L.  
N/0aO^"V  
4Px|:7~wT8  
G;cC!
x<  
7. 偏振敏感光栅的分析 PzKTEYJL  

`e'wWV  
 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。 m^L!_~  
 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) )KFxtM-  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 c+3(|k-M  
8. 利用参数优化器进行优化 ~2rQ80_  

%_s)Gw&sq  

[6l0|Y  
 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。 `:3nF'  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 G)s.~ T  
 在该案例种，提出两个不同的目标： _0Ea 3K  
 #1:最佳的优化函数@193nm Fvk=
6$d2  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 O MQ?*^eA
 
3mU~G}ig  
9. 优化@193nm =A,B'n\R  
M2c
Gr  
 初始参数： )e0kr46  
 光栅高度：80nm bEcN_7  
 占空比：40% %7mGMa/  
 参数范围： H
}GGUE&c*  
 光栅高度：50nm—150nm B\R X  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 8zeeC eIU  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 (^i
F)z  
FLG"c690  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 7Q|<6210  
 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。 ^dLu#,;  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 ,(q] $eO
Z  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 fD[O tc  
Szt2 "AR  
10. 优化@193nm结果 rtAPkXJFM  
=_BHpgL  
 优化结果： 3 orZBT  
 光栅高度：124.2nm h%F.h![*  
 占空比：31.6% (8m_GfT  
 Ex透过率：43.1% M *w{PjU  
 偏振度：50.0 g(i6Uj~)  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 ~.3v\Q  
j=T8b  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 G?@W;o)  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 AR( gI]1  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 C[%Qg=<  
:y7K3:d3  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 [c=P)t7 V  
,u>LAo0  
h=
`$ec  
 初始参数： yfV]f LZ  
 光栅高度：80nm =5*Wu+S4r  
 占空比：40%
pnSKIn  
 参数范围：  ^cw9Yjh6  
 光栅高度：50nm—150nm &!4E3&+2m  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) eEBNO*2  
 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% ?xv."I%  
v3cMPN  
 优化结果： 6oLOA}q   
 光栅高度：101.8nm pW.WJ`Rk  
 占空比：20.9% VK*_pEV,}  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） })<u~r  
 偏振对比度：50.0 U9T}iI  
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。 k%gj  
h[qZM  
12. 结论 ?=4oxPe  
F%a&|X  
 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) ppn  8  
 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 '8zd]U  
(如Downhill-Simplex-algorithm) .gfi9J  
 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。 I)1ih