[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。 8r,%!70  
j(2T,WM  
1. 线栅偏振片的原理 Jz b".A  
__npX_4%S  
2. 建模任务 4(IP  

@SXgaWr  
k]sT'}[n  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 r2w7lf66!  
 偏振元件的重要特性： "TI? qoz  
 偏振对比度 &[pwLYf7  
 透射率 ?^p8]Va%  
 效率一致性 UkKpSL}Q2  
 线格结构的应用(金属) w:v:znQrW  
XPKcF I=  
3. 建模任务： N"y4#W(Z@  
#\QC%"%f  
4. 建模任务：仿真参数 w ?aLWySYT  
|7'W)s5.  
偏振片#1: ".IhV<R  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 O:)@J b2  
 高透过率(最大化) G=e[TR)i  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺)  v<W++X7z  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) [j39A`t7 o  
偏振片#2: Hy'&x?F6  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 "?-s Qn  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 Tr)[q>  
 光栅周期：100nm ~~mQ  
 光栅材料：钨 l:HuG!  
)-gyDA
 
5. 偏振片特性 M:E#}(
 
<D}k@M Z  
 偏振对比度：(要求至少50:1) >{Q2S  
Pipif.  
J.d<5`7  
\&0NH=*^  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) F_`Gs8-VH  
7 pV3#fQ  
M*%Z5,Tc  
v3Kqs:"\  
6. 二维光栅结构的建模 _nUuiB>  

/2(F  
SbY i|V,H  
 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。 A\>qoR!
Y  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。
f{0PLFj  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 }J1#UH_E  
sKtH4d5)  
qI9 BAs1~}  
:O2N'vl47A  
7. 偏振敏感光栅的分析 L 'y+^L|X  

= 4L.  
 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。 ?FyA2q!  
 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) =zdRoXBY[b  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 , {^g}d8  
8. 利用参数优化器进行优化 p{Uro!J,K  

Wp $\>  

?uQpt(  
 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。 I5{SC-7  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 pB`<4+"9  
 在该案例种，提出两个不同的目标： Zr3KzY9  
 #1:最佳的优化函数@193nm ZC"p^~U_e[  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 H`sV\'`!}  
qmhHHFjQ  
9. 优化@193nm WD<M U ]  
kq+L63fZ  
 初始参数： 6Y=)12T  
 光栅高度：80nm Q =Z-vTD+  
 占空比：40% 3$_wAt4w  
 参数范围： 6;Bqu5_Cj  
 光栅高度：50nm—150nm mSs%gL]g  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) gwyz)CUkL  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 9#+X?|p+0  
eG.?s;J0  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 ;-59#S&?tB  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 bLg1Dd7Q  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 x(A.^Yz  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 R"jX9~3Ln  
d4/ZOj+%  
10. 优化@193nm结果 z,vjY$t:/  
BO^e.iB/  
 优化结果： s<:J(gD  
 光栅高度：124.2nm Q/':<QY  
 占空比：31.6% tq{ aa  
 Ex透过率：43.1% |X>:"?4t  
 偏振度：50.0 AyddkjX  
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。 opKtSF|)  
uXXwMc<p  
 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。 (sY?"(~j?T  
 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。 ~%cbp&s*/q  
 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。 krgsmDi7  
vb# d%1b5  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 =KkHck33  
Jf2  
!I@"+oY<  
 初始参数： *g7dB2{  
 光栅高度：80nm $%LjIeVA5  
 占空比：40% CQS34&G$a  
 参数范围： Pt E>08  
 光栅高度：50nm—150nm )tB mSVprl  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) Ef69]{E  
 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% e tY9Pq  
oE}1D?3Sp  
 优化结果： {A{=RPL  
 光栅高度：101.8nm [E+#+-n7  
 占空比：20.9% ? r^+-  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） qjuX16o  
 偏振对比度：50.0 =F6J%$  
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。 DJhi>!xJ  
aB.`'d)V  
12. 结论 Ie4}F|#=  
5TqX;=B  
 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) Ao2t=vg  
 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 HKV]Rn  
(如Downhill-Simplex-algorithm) ht` !@B  
 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。 +v/_R{ M