[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） {.J<^V  
.bj:tmz  
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。 6E.[F\u  
(*AJ6BQWa  
1. 线栅偏振片的原理 lr@
w1*  
`g0^W/j  
2. 建模任务 r`<x@,  

+[4y)y`  
xC}'"``s  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 vG\ b`  
 偏振元件的重要特性： <`wOy[e  
 偏振对比度 .i^@v<+  
 透射率 7z
Ifsb  
 效率一致性 0Gu?;]GSv  
 线格结构的应用(金属) "bQi+@  
X8A.ag0Uu  
3. 建模任务： O- LwX >  
y,w_x,m  
4. 建模任务：仿真参数 2<:dA >1  
}>V
=J aG  
偏振片#1: Gl[1K/,*  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 qVH.I6)  
 高透过率(最大化) [(&aVHUj  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) l}&2A*c.  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) S\!vDtD@  
偏振片#2: /XU
=l0u  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 Kf_xKW)^  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 0)ZLdF_6  
 光栅周期：100nm 2A9crL$  
 光栅材料：钨 afzx?ekdF  
o2
q-x2uB  
5. 偏振片特性 7>0u N|  
,+I]\ZeO  
 偏振对比度：(要求至少50:1) #^R@EZ  
]>%2,+5  
owb+,Gk(  
yrl7  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) w0vsdM;G  
:"H?phk  
dDD5OnWmJ  
`(=?k[48  
6. 二维光栅结构的建模 #;?/fZjY  

b#R$P]dr=  
{TdxsE>  
 该案例使用一般二维光栅工具，该工具嵌入在VirtualLab光栅工具箱。 sg49a9`8  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 ]cVDXLj$  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 kGYsjhL\d  
`"<hO 'WU  
}^j8<  
e4tC[6;  
7. 偏振敏感光栅的分析 ]qu6/Z  

)=MK&72r  
 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。 )jg*u}u 0  
 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) '>n&3`r5  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 1eEML"  
8. 利用参数优化器进行优化 OEXa}K#  

A1`6+8}o;b  

;Krb/qr4_  
 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。  + #E?)  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 K<`W>2"  
 在该案例种，提出两个不同的目标： )+=Kh$VbS  
 #1:最佳的优化函数@193nm  7Z<GlNv  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 7YK6e  
kM&-t&7  
9. 优化@193nm 9yWf*s<  
N:'!0|6?x-  
 初始参数： B3u/ y
 
 光栅高度：80nm dNF_T?E\  
 占空比：40% X(rXRP#  
 参数范围： 9=}[~V n  
 光栅高度：50nm—150nm z8]@Gh+ (  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) <t*<SdAq>`  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 Cc,V ]  
-.ZP<,?@F  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 WVKAA.  
 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。 ?%Tx% dB  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 9c }qVf-i  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 %*wEzvt*  
~J>;l s1  
10. 优化@193nm结果 +R HiX!PG  
:FtV~^Z  
 优化结果： (Z[c7  
 光栅高度：124.2nm Sy4|JM-5  
 占空比：31.6% (C"q-0?n  
 Ex透过率：43.1% CSq|R-@<U  
 偏振度：50.0 ?Tu=-ppw  
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。 A9u>bWIE7  
JtxVF!v  
 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。 R8eBIJ/@_  
 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。 )T^wc:  
 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。 _z{9V7n4  
d;wq@e  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 <eS/-W%n6  
(_>SuQK  
F;h^o!W7r  
 初始参数： (w5cp!qW9J  
 光栅高度：80nm >~Tn%u<  
 占空比：40% 5(hv|t/a  
 参数范围： _@[W[=|H  
 光栅高度：50nm—150nm wy${EY^h  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) S-Vj$asv!  
 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% l&e$:=;8  
92A9gY
  
 优化结果： ~u2f`67
{  
 光栅高度：101.8nm JoiGuZd>  
 占空比：20.9% Hi
U)q  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） uL1lB@G@  
 偏振对比度：50.0 Zl3e=sg=  
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。 |pWu|M _'  
ryh"/lu[B  
12. 结论 9X;*GC;d  
N#"l82^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) C~@m6K  
 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 ?Z
?(ky!  
(如Downhill-Simplex-algorithm) ;DYS1vGo  
 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。 5V =mj+X?