[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。 gx*rxid  
Pd,+= ML  
1. 线栅偏振片的原理 cvf@B_iN9  
u)DhkF|  
2. 建模任务 e2SU)Tr%b  

o9l =Q  
jmcb-=ts  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 |CC(`<\R  
 偏振元件的重要特性： &r{.b#7\/A  
 偏振对比度 b :Knc$  
 透射率 !_EaF`oh(  
 效率一致性 q*<Fy4j  
 线格结构的应用(金属) =s2dD3Fr|  
X>n\@rTo  
3. 建模任务： =-ky%3:`@  
[I`r[u  
4. 建模任务：仿真参数 ,@_$acm  
09f:%!^u  
偏振片#1: wW7W+,{o  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 j4au Zl]NF  
 高透过率(最大化) yAu-BObD  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) JY\8^}'9  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) a:PS}_.  
偏振片#2: VtR?/+8X  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 uc%
&g  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 c !$ 8>  
 光栅周期：100nm AnbY<&OC1  
 光栅材料：钨 +TzF*N
p  
)\:cL GM  
5. 偏振片特性 [TZlvX(E  
cT8`l!RD<  
 偏振对比度：(要求至少50:1) 1PMBo=SUe8  
_]"5]c&*3  
wAr (5nEbx  
dbkkx1{>Y  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) FuOP+r!H  
VrF(0,-Z`3  
`"0#lZ`n  
dOm#NSJVd  
6. 二维光栅结构的建模 5Rv6+d  

+Xi#y}%  
}+[H~8)5  
 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。 Ni$WI{e9  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 Bi"7FF(z  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 Ni5~Buf  
FhgO5@BO  
ubV|s|J  
Hno:"k?  
7. 偏振敏感光栅的分析 O a_2J#~$  

(k9{&mPJ  
 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。 Do7&OBI~  
 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) Z!TLWX"  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 K2T&U$,  
8. 利用参数优化器进行优化 t[B\'f!  

"5mdq-h(  

P8K{K:T  
 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。 ]8(_{@/  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 A KO#$OJE  
 在该案例种，提出两个不同的目标： Y`S9mGR#  
 #1:最佳的优化函数@193nm OO@ (lt  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 }/ 6
Q3B  
5Sd+Cc  
9. 优化@193nm Egv (n@1  
&pS <4  
 初始参数： /TTmMx*  
 光栅高度：80nm >Vr+\c  
 占空比：40% ]/!#
:  
 参数范围： ?5e:w?&g@  
 光栅高度：50nm—150nm SxLu<  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) +K4d(!Sb  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 "d'D:>z]%  
1 dT1DcZ  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 WJ$D]7  
 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。 d\}
r.pD  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 zhH-lMNj-  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 +E7s[9/r  
'~RP+  
10. 优化@193nm结果 T]d9tX-  
V6Kw71'9  
 优化结果： u1F@VV{  
 光栅高度：124.2nm Jrd:6
Z  
 占空比：31.6% 1BK-uv:  
 Ex透过率：43.1% G2Eke;  
 偏振度：50.0 ^>02,X mk  
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[rpMQ  
GU'/-6-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。 Uk=jQfA*J  
 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。 o5dPE{f  
 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。 d^sS{m\  
iJE $3  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 W'x/Kg,w-  
)%lPa|7s  
ohqi4Y!j/~  
 初始参数： -@{5 u d  
 光栅高度：80nm 
\
EF^Ag  
 占空比：40% s86Ij>VLf  
 参数范围： t<5$85Y~  
 光栅高度：50nm—150nm Jylav:  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) -ju&"L B  
 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% 45e-A{G~  
XnmQp)nyV  
 优化结果： Zq7Y('=`t@  
 光栅高度：101.8nm Q[EpE,  
 占空比：20.9% &GF@9BXI3  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） XlPq>@4p  
 偏振对比度：50.0 +jQHf-l  
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。 2mj?&p?  
wlk{V  
12. 结论 bK:mt`  
x"q!=&>f  
 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) F}p)Q$0  
 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 0Z9>%\km_  
(如Downhill-Simplex-algorithm) !5lb+%7  
 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。 8UiRirw