[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） il4^zj82  
yVU^M?`#  
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。 #+Ir>GU  
9-&Ttbb4)0  
1. 线栅偏振片的原理 /M1ob:m  
4tRYw0f47  
2. 建模任务 q9KHmhUD  

nv*FT  
ElcjtYu4  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 4KhV|#-;k  
 偏振元件的重要特性： 5d Eh7XL  
 偏振对比度 2b}t,&bv?  
 透射率 :%tU'w  
 效率一致性 >)fi^  
 线格结构的应用(金属) ,1~"eGl!  
n4;.W#\  
3. 建模任务： !![DJ  
_C%3h5  
4. 建模任务：仿真参数 :;t:H] f  
"jeb%k  
偏振片#1: 0fb2;&pUa  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 EizKoHI-z  
 高透过率(最大化) tU}h~&M  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) w1Nm&}V  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) jFQQ`O V  
偏振片#2: @>
r._~  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 v|XTr,#  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 EU2$f  
 光栅周期：100nm |GdUL%1hnC  
 光栅材料：钨 %<\vGqsM  
\:%(q/v"X  
5. 偏振片特性 I5k$H$  
|s7s6k)mm  
 偏振对比度：(要求至少50:1) |HiE@  
Y071Y:  
y`<
*U;xL  
g!g#]9j  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) .0zY}`  
-^&<Z 0m  
],@rS9K  
'F+C4QAq  
6. 二维光栅结构的建模 x,=&JtKVc  

so,t  
F&!6jv  
 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。 ~8q)^vm>f?  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 %0S3V[4I  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 !a{^=#qq&I  
m ifxiV  
]J1dt
N=  
LA!?H]  
7. 偏振敏感光栅的分析 [g7L&`f9  

rN<0 R`4sE  
 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。 pR*VdC _mY  
 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) 
nD_GL  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 F%@A6'c  
8. 利用参数优化器进行优化 g#"zQvON  

L O}@dL  

iw3FA4{(  
 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。 }s7$7  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 AHD=<7Rs  
 在该案例种，提出两个不同的目标： , Rk9N  
 #1:最佳的优化函数@193nm \o z#l'z  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 Y>dF5&(kb  
LK{*sHi$  
9. 优化@193nm AFq~QXmr)  
&fDIQISC  
 初始参数： iowTLq!?  
 光栅高度：80nm 0pZ4BZdT|  
 占空比：40% ]N~2 .h  
 参数范围： 8v:T.o;<  
 光栅高度：50nm—150nm ..IfP@  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) bBiE  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 J9\Cm!H  
GB23\
Y
v  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 6|gCuT4  
 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。 sfpZc7  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 k9<;woOBO  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 q_MPju&*  
Xc=Y  
10. 优化@193nm结果 {0L1X6eg  
:">!r.Q  
 优化结果：  'K$[^V  
 光栅高度：124.2nm r)Ma3FL0;  
 占空比：31.6% >"??!|XG^  
 Ex透过率：43.1% Jf{*PgP  
 偏振度：50.0 Lz |?ek7Q  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 1jx:;
j  
-"R2  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 JYMiLph<  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 DEBB()6,  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 I&fozO   
=-0/k;^  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 nXaC3W:"  
gt\E`HB8E  
GF"hx`zyJ  
 初始参数： &pP;Neh;  
 光栅高度：80nm "0V.V>-p  
 占空比：40% |'e^QpU5  
 参数范围： K='z G*$l  
 光栅高度：50nm—150nm OyStqi  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 8f_l}k$Eg  
 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% S50k>_a;  
.ODU
 
 优化结果： &9.Cl;I  
 光栅高度：101.8nm R6 y#S&]x  
 占空比：20.9% sSr&:BOsi  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） a]$1D!Anc  
 偏振对比度：50.0 |5X^u+_  
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。 @#l `iK  
]l;o}+`G  
12. 结论 FVMD>=k  
RaO-H  
 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) NyaQI<5D  
 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 U2ohHJ``  
(如Downhill-Simplex-algorithm) [xbSYu,&  
 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。 FDv<\2+ c