[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。 st"uD\L1p:  
i>w'$ {  
1. 线栅偏振片的原理 $bRakF1'S  
3>Ts7 wM  
2. 建模任务 &R:$h*Wt|  

#E%0 o  
V)CS,w  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 :!a'N3o>  
 偏振元件的重要特性： C~IsYdln  
 偏振对比度 Zb<IZ)i#1  
 透射率 c`94a SnV  
 效率一致性 E Z95)pk  
 线格结构的应用(金属) j^ VAA\  
:uE:mY%R  
3. 建模任务： &L[7jA'[J  
4viP lO  
4. 建模任务：仿真参数 5|>FM&  
=c 3;@CO  
偏振片#1: T2
-n;8t  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 WVUa:_5{  
 高透过率(最大化) 
4<b=;8  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) AsyJDt'i  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) a[;TUc^I1F  
偏振片#2: /g}2QmvH  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 TxL;qZRY ^  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 eYd6~T[9  
 光栅周期：100nm Enu/Nj 2  
 光栅材料：钨 q 65mR!)  
56k89o  
5. 偏振片特性 ag Za+a  
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d6  
 偏振对比度：(要求至少50:1) 
dc[w`  
}}Gz3>?24=  
OU&esw
W  
acd8?>%[  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) VhdMKq~`  
>*#clf;@p  
7?Vo([8  
FV>j !>Y  
6. 二维光栅结构的建模 oxkA+}^j8M  

vK\n4mE[,  
;8z40cD  
 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。 `NIc*B4q.  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 "RPX_  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 )c vA}U.z  

>_3+s~  
$FV!HD  
L'XX++2  
7. 偏振敏感光栅的分析 "vVL52HwB  

,})x1y  
 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。 9GdQ$
^m  
 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) Ul@Jg    
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 `uRf*-   
8. 利用参数优化器进行优化 Pe_mX*0  

Hd)z[6u8eT  

]^9B%t s9  
 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。 (x7AV$N  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 ^zjQ(ca@"x  
 在该案例种，提出两个不同的目标： Q}#5mf&cD  
 #1:最佳的优化函数@193nm 5r1{l%?  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 q^nSYp#  
UO%VuC5B  
9. 优化@193nm !Gwf"-TQ  
@R+bR<}]  
 初始参数： ISo{>@a-  
 光栅高度：80nm s':fv[%  
 占空比：40% rN3i5.*/t  
 参数范围： 0fc]RkHs"  
 光栅高度：50nm—150nm 7/*a
 
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) UO-<~DgH  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 Op] L#<&T  
W)rE_tw,|  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 @)0-oa,u+  
 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。 ,/V'(\>  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 q3.L6M  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 oS'M  
w3j51v` 0'  
10. 优化@193nm结果 *ml&}9  
lNV%R(  
 优化结果： =}@
m$g  
 光栅高度：124.2nm N_jCx*.G  
 占空比：31.6% {bF95Hs-  
 Ex透过率：43.1% gR `:)>  
 偏振度：50.0 0(9]m)e  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 Ve<3XRq|8  
%\=oy=f  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 u*R9x3&/5  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 s }P-4Sg  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 ?H9F"B$a  
ag6hhkjA  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 ZB-+bY  
%SV"iXxY  
g*9jPwdG  
 初始参数： 5[Whj
To  
 光栅高度：80nm B7Um G)C  
 占空比：40%  )]2yTG[  
 参数范围： G>hmVd  
 光栅高度：50nm—150nm 5BKmp-m  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) [,_M@g3  
 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% gIA{6,A  
/Cd`h;#@  
 优化结果： ? C2 bA5M  
 光栅高度：101.8nm /*GRE#7S  
 占空比：20.9% )=\W sQ  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） rN|c0
N  
 偏振对比度：50.0 EXz5Rue LV  
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。 g;(r@>U.r  
LkFXUt?  
12. 结论 kP%Hg/f/Ot  
JL1%XQ i  
 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) kmM4KP#&|  
 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 3Lwl~h!  
(如Downhill-Simplex-algorithm) D5X;hd  
 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。 U5mec167