[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） %Pl |3i  
`Y+R9bd  
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。 t=My=pG  
etUfdZ  
1. 线栅偏振片的原理 :;TF_Sv  
Yakrsi/jV}  
2. 建模任务 X\w["!B  

u~VXe  
*3OlWnZ?  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 q2OF-.rE  
 偏振元件的重要特性： c<~DYe;;  
 偏振对比度 eu8a<  
 透射率 U>00B|<GJ  
 效率一致性 ]Nw]po+  
 线格结构的应用(金属) |`kkmq  
9YB?wh'S[  
3. 建模任务： 8r:T
&)v  
H|,d`@U  
4. 建模任务：仿真参数 dd;rnev+  
?R4u>AHS@  
偏振片#1: YXmy-o>  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 $ %|b6Gr/&  
 高透过率(最大化) $P)-o?eer  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) Yt{Z+.;9OI  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) U%Hcck'  
偏振片#2: XbeT x  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 Fp"c {  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 b"`Q&V.  
 光栅周期：100nm (CtRU  
 光栅材料：钨 k^cnNx  
6' \M:'<0e  
5. 偏振片特性 1
{RA\CF  
'vZy-qHrV  
 偏振对比度：(要求至少50:1) f_;tFP B  

+W$uHQq  
LaZ @4/z!  
E7.{SGH}  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) ,`'A"]"  
0,):;OI  
Fi7~JZZ  
W>c*\)Xk !  
6. 二维光栅结构的建模 u-bgk(u  

Lpnw(r9Y  
Fo5UG2E&  
 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。 #,FXc~V  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 &oJ[ *pQ  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 a*_&[  
qI tbY%  
q$s)(D  
iCGHcN^3  
7. 偏振敏感光栅的分析 kQ_Vj7  

`#r/L@QI  
 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*;MTI}  
 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) "jq6FT)O  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 c=a;<,Rzb  
8. 利用参数优化器进行优化 ^vzXT>t-M  

%m/5! "  

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*^rY'  
 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。 1N{ >00  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 pN)>c,  
 在该案例种，提出两个不同的目标： . S;o#Zw*R  
 #1:最佳的优化函数@193nm ^)$T`  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 R!\._m?\h  
W'E3_dj+  
9. 优化@193nm rJtk4hOF  
31M'71s  
 初始参数： JE@3UXg
  
 光栅高度：80nm jxq89x  
 占空比：40% !wKN
Ye  
 参数范围： OMab!  
 光栅高度：50nm—150nm UIZ9"Da  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) &sXk!!85:  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 .Rb1%1bdc  
D.a\O9q"&{  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 bHTTxZ-%  
 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$l0(OO  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 WS1Y maV  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 B
HNJH  
dWo$5Bls<A  
10. 优化@193nm结果 - s{&_]A~  
*Ct ^jU7  
 优化结果： A9Pq}3U  
 光栅高度：124.2nm wLg@BSC.  
 占空比：31.6% SpEu>9g&  
 Ex透过率：43.1% THy   
 偏振度：50.0 [?]p I  
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。 +<f+kh2L  
9om}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。 ws,VO*4  
 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。 Gq?>Bi;`  
 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。 w'mn O'%  
[LbCG  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 wc}4:~  
Oek$f,J-  
)Q|sW+AF  
 初始参数： SuBUhzR  
 光栅高度：80nm nQfSQMg  
 占空比：40% 9~l8Qa
K  
 参数范围： VrT0S  
 光栅高度：50nm—150nm A{DE7gp!
 
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) G49`
a*Jn  
 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% 
;`a~9uG  
7|)K!  
 优化结果： 8`WaUB%  
 光栅高度：101.8nm NnY+=#j7L  
 占空比：20.9% \YsLVOv%:d  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） sHSg _/|  
 偏振对比度：50.0 LcHe5Bv%  
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。 $n::w c  
- KaU@t  
12. 结论 pJ@->V_  
5d)\Z0s  
 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) buMST&  
 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 O[9A}g2~  
(如Downhill-Simplex-algorithm) M,DwBEF?  
 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。 9t&m\J >8;