[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） ty8!"-V1  
gG?*Fi  
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。 o*S $j Cf?  
Z4tq&^ :c=  
1. 线栅偏振片的原理 jtJ8r5j 1  
}Bg<Fm  
2. 建模任务 |xC TX  

\r&@3a.>  
^d=@RTyo/  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 f*@:{2I.v  
 偏振元件的重要特性： <W{0@?y  
 偏振对比度 QxL FN(d  
 透射率 pNsLoNZ3w  
 效率一致性 @_Oe`j^  
 线格结构的应用(金属) meWq9:z  
LR.+CxQ  
3. 建模任务： 2fA9L _:0  
3`!KndY1  
4. 建模任务：仿真参数 M)RQIl5  
-w0>4JDs  
偏振片#1: `h]f(  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 1Ac1CsK*  
 高透过率(最大化) Z*B(L@H  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) oVgNG!/c0  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) 6XU5T5+P^  
偏振片#2: (!=aRC.-  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 a VMFjkW  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 @=1``z#  
 光栅周期：100nm ,_-*/- 7;8  
 光栅材料：钨 1W7BN~p14  
I(S6DkU  
5. 偏振片特性 md s\~l73  
SHh(ujz,  
 偏振对比度：(要求至少50:1) ^%^0x'"  
h}_q  
"xI[4~'`:  
2"^9t1C2  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) fe/6JV  
bS6Yi)p  
y?hW#l~#X  
}A^,y  
6. 二维光栅结构的建模 GjG3aqP&!  

<ZdNPcT<s  
K@hUif|([  
 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。 x~^nlnKVf  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 0&~u0B{
 
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 '& :"/4@)  
CB1u_E_  
5w9<_W0d  
}5Uf`pM8  
7. 偏振敏感光栅的分析 JH#?}L/0Fe  

kMXl {  
 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。 tTt~W5lo  
 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) -GjJrYOU  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 tT:yvU@a  
8. 利用参数优化器进行优化 Mr(3]EfgO  

2T9Z{v  

1L7,x @w  
 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。 yL-L2  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 a/fYD2uNo  
 在该案例种，提出两个不同的目标： 1doqznO  
 #1:最佳的优化函数@193nm nt6"}vO  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 8EA?'~"  
IF1}}[Ht  
9. 优化@193nm sn%fE  
^Du_e(TiyK  
 初始参数： g~b'}^J  
 光栅高度：80nm jK53-tF~I  
 占空比：40% r.5F^   
 参数范围： Viw3 /K  
 光栅高度：50nm—150nm >rubMGb  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) S{6u\Vy  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 c
ALs;)z  
yk/XfwQ5  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 0saEcJ-  
 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。 *VB*/^6A  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 4y]*"(sQ;  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 QR4o j  
e<K=Q$U.  
10. 优化@193nm结果 7Z_iQ1  
&3V4~L1aEg  
 优化结果： ojri~erJE?  
 光栅高度：124.2nm 0ZN/-2c A#  
 占空比：31.6% Y|F);XXIl  
 Ex透过率：43.1% , utFCZW  
 偏振度：50.0 $ }53f'QjW  
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。 {;U:0BPI3  
:nI.Qa'"H  
 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。 2ip~qZNw><  
 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。 *6L^A`_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。 @Klj!2cv$  
Eh+lLtZ  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 =
RA6p  
`0D
+x  
gQ~4udla.  
 初始参数： @p;4g_F  
 光栅高度：80nm l}x{.q7Ul  
 占空比：40% \]K-<&f  
 参数范围： <S qbj;  
 光栅高度：50nm—150nm <9"i_d%  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) n !QjptQ  
 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% 6C:Lq%}  
ctGjqHo  
 优化结果： 9pXFC9  
 光栅高度：101.8nm F3q5!1  
 占空比：20.9%  DWI!\lK  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） u8*0r{kOH  
 偏振对比度：50.0 ag6S"IXh  
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。 S<TfvQ\,"@  
t%)L8%Jr  
12. 结论 ?~!h N,h  
X^ovP'c2  
 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) Xp'KQ1w)  
 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 j[9B,C4  
(如Downhill-Simplex-algorithm) 2rxdRg'YLQ  
 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。 .#X0P=