[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） \=~Ap#Mpc4  
KNhH4K2iP8  
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。 gK'MUZ()  
Xs/hqIXB  
1. 线栅偏振片的原理 Mv3Ch'X[  
T}*'9TB  
2. 建模任务 cae}dHG2  

5YasD6l  
+nuQC{^>  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 *?K=;$  
 偏振元件的重要特性： qsp,Usu/  
 偏振对比度 "yumc5kt  
 透射率 (@Bm2gH  
 效率一致性 Gex^\gf  
 线格结构的应用(金属) PZ
s  
%M`&}'6'  
3. 建模任务： M<729M  
-h}J%UV  
4. 建模任务：仿真参数 gE&f}M-  
"?!IPX2\S  
偏振片#1: ~Y(M>u.+!  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 c/u;v69r  
 高透过率(最大化) [Zf<r1m  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) jn[a23;G)  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) pP#?|  
偏振片#2: @fwU%S[v  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 `
#V"@Go  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 T]xGE   
 光栅周期：100nm }y1M0^M-$  
 光栅材料：钨 4R]|  
vl
D]!]V:h  
5. 偏振片特性 :A$6Y*s\  
O]>Or3oO  
 偏振对比度：(要求至少50:1) d3\8BKp  
`C1LR,J  
I'gnw~  
G~PP1sf  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) "YBA$ef$  
iw{n|&Y#`  
Um~jp:6p  
s-*XAnot  
6. 二维光栅结构的建模 k}/: xN"  

-H \nFJ6+  
cE3co(j  
 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。 Kk,->q<1  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 75F&s,4+  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 }yw\+fc  
5q<kt{06\  
%/s1ma6q  
8WH>  
7. 偏振敏感光栅的分析 ?:ZH%R_`a  

LV[4zo]=  
 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。 /\9Kr;@vk  
 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) kK(633s  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 Zwcb5\Q  
8. 利用参数优化器进行优化 I9MI}0}7  

S$#Awen"@  

|LQmdgVr$  
 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。 aH6pys!O  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 =FE,G*  
 在该案例种，提出两个不同的目标： yF:fxdpw  
 #1:最佳的优化函数@193nm L/ZZe5I  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 k4@GjO1"$  
$qvNv[  
9. 优化@193nm ^\!^#rO  
l
yV]-w  
 初始参数： y`N1I  
 光栅高度：80nm 1ID!rxE  
 占空比：40% czp5M
U_^  
 参数范围： ZGrV? @o,6  
 光栅高度：50nm—150nm =}L[/RL  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) P)H%dJ^l  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 QEVjXJOt0  
HG^8&uh]  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 R6!3Y/Q@  
 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。 5!Guf?i  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 1/gh\9h  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 +,%x&L&I  
HqbTJ!a  
10. 优化@193nm结果 4b#YpK$7U  
[AU1JO`\"  
 优化结果： JmBYD[h,  
 光栅高度：124.2nm \h yTcFb  
 占空比：31.6% h m"B kOA  
 Ex透过率：43.1% ^a(q7ZfY
 
 偏振度：50.0 _E~uuFMn*R  
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。 4, :D4WYWD  
8FMP)N4+  
 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。 Yz
iQU_  
 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。 l0 1Lg6+S  
 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。 Fm@GU  
.
-r 1.'.A  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 bXJE 2N  
T.xW|Iwx  
4Qw!YI#40$  
 初始参数： H95VU"  
 光栅高度：80nm 1 4|S^UM$  
 占空比：40% )~J/,\  
 参数范围： cO<x:{`  
 光栅高度：50nm—150nm %=|I;kI?  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) j/W#=\xz  
 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% Z?b. PC/  
v\<`"  
 优化结果： _[<I&^%  
 光栅高度：101.8nm ?GFVV->i  
 占空比：20.9% gcz1*3)  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） s^AYPmR6  
 偏振对比度：50.0 ZpwB"%e$  
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。 0D\FFfs  
{ u;ntDr  
12. 结论 z*R"917  
lUp 7#q  
 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) T"2ye9a  
 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 )Ev [o#y  
(如Downhill-Simplex-algorithm) OtC/)sX  
 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。 -j(/5.a