[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

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。 %C1*`"Jb&  
 ?|$IZ9
 
1. 线栅偏振片的原理 !et[Rdbu  
^Gt9.  
2. 建模任务 sI,S(VWor  

2D vKW%;  
Shag4-*@hi  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 9)~Ha iVB  
 偏振元件的重要特性： O_~vl m<#  
 偏振对比度 3W#f Fy  
 透射率 &pk&8_=f  
 效率一致性 BIK^<_?+ZU  
 线格结构的应用(金属) i0jR~vF {B  
FV]
;od&c  
3. 建模任务： J;R1OJs S  
QE\t}>  
4. 建模任务：仿真参数 p]^?4  
3[T<pAZ  
偏振片#1: [@4.<4Y  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 i,R+C.6{  
 高透过率(最大化) sfUKH;xC  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) Osj/={7g  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) M[}aQWT$v  
偏振片#2: ? 3'O  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 EWZ?q$  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 ,bU8S\8  
 光栅周期：100nm z{uRqAG  
 光栅材料：钨 jjTb:Z=.'  
F-&=N {+  
5. 偏振片特性 MEled:i  
a*T=;P3(I  
 偏振对比度：(要求至少50:1) (imaL,M-D  
\[CPI`yQe  
]A]EED.ZH  
'U|Tye i?  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) i p"LoCE  
kaUEv\T   
?V9Da;cj  
PQJI~u9te}  
6. 二维光栅结构的建模 .kT}E5  

))xyaYIZkk  
-&UP[Mq  
 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。 {OBV+}#  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 wiE'6CM  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 +/|;<K5_LI  
)B1gX>J\8  
\(g/::|  
*l9Wj$vja  
7. 偏振敏感光栅的分析 M&q3xo"w  

(h$[g"8  
 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。 X 8#Uk}/  
 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) xJemc3]2  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 K|
Kc.   
8. 利用参数优化器进行优化 #eZm)KFQg  

_=*ph0nu  

J}M_Ka  
 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。 uNoP8U%*  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 ]@G$L,3  
 在该案例种，提出两个不同的目标： W}0cM9 g  
 #1:最佳的优化函数@193nm %X
^K5Io  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 D$&LCW#x  
~bsL W:.'  
9. 优化@193nm vXUq[,8yf  

(t%+Z"j  
 初始参数： e4rhB"qQdn  
 光栅高度：80nm \fjr`t]  
 占空比：40% LF?MO1!M  
 参数范围： <{"Jy)Uf  
 光栅高度：50nm—150nm 3l?-H|T  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 7!kbe2/]'  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 Of?3|I3 l  
27CVAX ghV  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 Hi5}s  
 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。 J\fu6Ti  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 hxX-iQya  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 [:Y`^i
R.  
Dc;zgLLL  
10. 优化@193nm结果 wB0Ke  
o+F]80CH  
 优化结果： ~P@6fK/M  
 光栅高度：124.2nm JA(M'&q4  
 占空比：31.6% jDKL}x  
 Ex透过率：43.1% n `Ry!  
 偏振度：50.0 iLR^V!  
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。 /GUbc
  
_a[)hu8q.  
 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。 hOH D
Xc"  
 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。 R.rxpJ+kU  
 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。 @b2JR^  
8*\PWl  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 %`b %TH^  
;c;5O@R}3  
}p$@.+  
 初始参数： n)6mfoe  
 光栅高度：80nm trAIh}Dj  
 占空比：40% 5uxB)Dx)  
 参数范围： L,PD4H"8  
 光栅高度：50nm—150nm $EUlh^  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) pjaDtNb  
 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% B33H,e)  
sPoH12?AL  
 优化结果： ZL{\M|@jz  
 光栅高度：101.8nm OEwKT7CX  
 占空比：20.9% hnD=DLW $  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） >|!s7.H/J/  
 偏振对比度：50.0 )xP
fz  
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。 WK)2/$7
@  
6B .x=  
12. 结论 B+Ox#[<75  
fBZAO  
 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) a3?D@@Qnw  
 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 DuV@^qSbG.  
(如Downhill-Simplex-algorithm) `:&jbd4H  
 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。 +PfXc?VU