[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。 @V Bv}Jo  
!?`5r)K  
1. 线栅偏振片的原理 "6Hka{  
TyY[8J|  
2. 建模任务 (Eq0 |
"cj  

GU8b_~Gk?  
rDX_$,3L  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 O['gp~P"  
 偏振元件的重要特性： 6.kX~$K  
 偏振对比度 a)$"  
 透射率 0K <@?cI  
 效率一致性 RY2`v pv  
 线格结构的应用(金属) 1a;Le8  
'j6PL;~c  
3. 建模任务： ~+d?d6*c  
-9Wx;u4]o  
4. 建模任务：仿真参数 O,>1GKw"\  
sPYG?P(l  
偏振片#1: (Hb i+IHV  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 W'hE,  
 高透过率(最大化) /-TJtR4>  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) br*L|s\P\9  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) v|C)Q %v  
偏振片#2: TMj(y{2  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 x48Y#"'  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 D *RF._  
 光栅周期：100nm dVmI.A'nbp  
 光栅材料：钨 J)vP<.3:  
55)!cw4  
5. 偏振片特性 $m]~d6  
=|O`al  
 偏振对比度：(要求至少50:1) Mt(wy%{zK  
("<3w2Vlh  
!:P
F |dZ  
Sd'!(M^k3  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) +VE }c  
4vq,W_n.hQ  
+h_'hz&HlS  
#m{K  
6. 二维光栅结构的建模 p(in.Xz  

p8o ~  
'L4@|c~x  
 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。 1A"h!;0  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。  s.&ewf\  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 Z[<rz6%cB  
gVjI1{WTK  
q[`)A?Ae  
Vb*q^ v  
7. 偏振敏感光栅的分析 Is&z~Xy/  

zc>/1>?M  
 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。 e@"1W  
 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) s1.YH?A;  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 mk.:V64 >;  
8. 利用参数优化器进行优化 aRPgo0,W1  

]BGWJ
A5  

6C@,&2<yK  
 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。 nQ2V  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 -L>xVF-|:1  
 在该案例种，提出两个不同的目标： ,6:ya8vB  
 #1:最佳的优化函数@193nm N+%E=D>  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 ~?4'{Hc'  
>Vz Gx(7q  
9. 优化@193nm $BKGPGmh  
v1%rlP  
 初始参数： Njsz
=  
 光栅高度：80nm ykcW>h  
 占空比：40% |!:ImX@  
 参数范围： sN0S~}F+  
 光栅高度：50nm—150nm o"dX3jd  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) IH8^ fyQ`  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 %>Z;/j|#r  
|fnP@k  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 )\#w=P  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 TD:NL4dm  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 -3`S;Dmn  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 'lNy&  
`_Iy8rv:P  
10. 优化@193nm结果 9[K".VeT]  
Y-\/Y*;cd  
 优化结果： .v;$sst5y  
 光栅高度：124.2nm $/^DY&  
 占空比：31.6% d\&{Ev9v  
 Ex透过率：43.1% WBT/;),}:  
 偏振度：50.0 FG]xn(E  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 J%`-K"NB  
F|p&v7
T  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 ]G.ttfC  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 P(pw$ q$S  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 &5>R>rnB  
5ZeE& vG2  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 [r,a0s  
[@d$XC]Qz  
[iVCorU  
 初始参数： \; ! oG  
 光栅高度：80nm %xZYIYKf  
 占空比：40% 6UK{
0\0  
 参数范围： Y+5nn  
 光栅高度：50nm—150nm `kb]tf  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) \HX'^t`  
 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% {(;dHF%{  
lnuf_;0  
 优化结果： IB9[Lx  
 光栅高度：101.8nm tGHZU^B:}  
 占空比：20.9% k L\;90  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） ?/ xk  
 偏振对比度：50.0 u[
nx?!  
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。 EC(,-sz\Z  
PwP;+R};|  
12. 结论 al>^}:  
uYjE)"  
 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) egQB!%D  
 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 ~uy{6U{&I  
(如Downhill-Simplex-algorithm) <vxj*M;  
 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。 Zzy!D