[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。 @01D1A  
[sY1|eX  
1. 线栅偏振片的原理 R#Nd|f<  
Nec(^|[  
2. 建模任务 t>h i$NX{p  

1q233QSW)  
?VN]0{JSp  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 }v$=
mLy  
 偏振元件的重要特性： VU0tyj$  
 偏振对比度 zQj%ds:  
 透射率 at(p,+ %  
 效率一致性 IOSoc 7+"  
 线格结构的应用(金属) \gzwsT2&  
't%%hw-m}  
3. 建模任务： -S3+ h$Y8  
wrb& ta  
4. 建模任务：仿真参数 |e[0Qo@  
3(GrDO9^  
偏振片#1: .s*EV!SE  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 [QqNsco)  
 高透过率(最大化) S{)n0/_  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) [dF=1E>W_J  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) NUnc"@  
偏振片#2: z&vms   
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 *u4X<oBS*  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 <C96]}/ ?  
 光栅周期：100nm ]XafFr6pe  
 光栅材料：钨 ].f,3itg&  
+G[HZ,FL  
5. 偏振片特性 (cA|N
0  
`"b7y(M  
 偏振对比度：(要求至少50:1) Z *
<x  
m^x\@!N:(  
jhbH6=f4]^  
b`|MK4M(  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) u,,WD  
od's1'cR  
sPTUGx'  
K2MNaB  
6. 二维光栅结构的建模 3a)Q:#okD  

c%Cae3;  
m'"VuH?^  
 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。 ow$l!8  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 9}0Jc(B/x  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 `0XbV A  
3N*C]  
[,$mpJCI  
fQ_8{=<-&X  
7. 偏振敏感光栅的分析 GhQ`{iJM  

*`pBQZn05O  
 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。 u2O^3rG-  
 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) 3v>,c>b([  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 [%,=

0P}  
8. 利用参数优化器进行优化 d?y\~<  

=LY^3TlDj  

AbI*/|sY  
 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。 yx;R#8;b.  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 =}GyI_br;8  
 在该案例种，提出两个不同的目标： A'-YwbY  
 #1:最佳的优化函数@193nm UXB8sS*wQ?  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 5 ^J8<s@_  
+pViHOJu&V  
9. 优化@193nm -t'oW*kdL  
"<$vU_  
 初始参数： EjE`S_i=  
 光栅高度：80nm .LcE^y[V
 
 占空比：40% :p)9Heu  
 参数范围： H08YMP>dc  
 光栅高度：50nm—150nm PxD}j 2Kd  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 1g
ej$G@  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 >t2)Z|1  
N_[ Q.HD"  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 WvzvGT=  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 pcTXTy 28  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 7tKft  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 }M@Jrq+7  
aMg f6veM  
10. 优化@193nm结果 Mf13@XEo  
!r
GI),  
 优化结果： *t9qH  
 光栅高度：124.2nm slO9H6<  
 占空比：31.6% (`/i1#nR  
 Ex透过率：43.1% zGz'2,o3  
 偏振度：50.0 ;OqLNfU3y  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 R*eM 1  
bJ!f,a'/  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 <[l}^`IC^4  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 `^k<.O  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 k\Tm?^L)  
`z`;eR2oX  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 <!XnUCtV  
2czL 1Ci  
S9+gVR8]C  
 初始参数： q[A3$y(  
 光栅高度：80nm >8t[EsW/  
 占空比：40% 1RHH<c%2n  
 参数范围： 3
-%~{(T/  
 光栅高度：50nm—150nm #N}}8RL  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) uxiX"0)g>  
 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% %t.IxMY  
?+o7Y1 k,  
 优化结果： =H
?5fT^  
 光栅高度：101.8nm ^qr[?ky]&  
 占空比：20.9% d}J#wT  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） d0E5;3tQ  
 偏振对比度：50.0 r T$g^  
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。 vAxtNRS  
$& gidz/w  
12. 结论 vA~hkkj{  
G=Bj1ss
.  
 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) o|E(_Y4d  
 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 ~3]8f0^%m  
(如Downhill-Simplex-algorithm) n:z>l,`C]  
 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。 !gQ(1u|r