[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。 *#zS^b n  
<KX&zi<L)  
1. 线栅偏振片的原理 +>!V]S  
>zQOK-  
2. 建模任务 z?4=h Sy  

44~hw:  
BX*69  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 #ra*f~G  
 偏振元件的重要特性： yplG18  
 偏振对比度 Tpb"uBiXoo  
 透射率 )&:L'N  
 效率一致性 yPoSJzC=[  
 线格结构的应用(金属) `;
$h'eI9  
3 <9{v  
3. 建模任务： Yk'm?p#~  
z6I%wh  
4. 建模任务：仿真参数 *1$
 
{rDq_^  
偏振片#1: WqE '(  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 e\D|
o?v  
 高透过率(最大化) }RIU8=P  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) i'=2Y9S}  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) ~>g+2]Bn>$  
偏振片#2: V&%C\ns4  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 Z/g]o#  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 +P
)ys#=  
 光栅周期：100nm cI:-Z{M7z  
 光栅材料：钨 0q#"clw  
k3>YBf`fC  
5. 偏振片特性 6]n/+[ ks  
JhP\u3 QE  
 偏振对比度：(要求至少50:1) cDIBDC  
;|HL+je;Z  
lL0M^Nv  
U*\17YU6h  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) ~x#vZ=]8  
OhFW*v  
y3JMbl[S0  
"}zt`3  
6. 二维光栅结构的建模 nZ E)_  

2khh4?|\  
?:uNN  
 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。 "VTF}#Uo  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 2+Yb 7 uI,  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 E oe}l   
^~1<f1
(  
+ >nr.,qo3  
:o8MUXH$  
7. 偏振敏感光栅的分析 I2[]A,f,  

n_23EcSy  
 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|uY]DR  
 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) vFhz!P~  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 FnE6?~xa  
8. 利用参数优化器进行优化 |<c WllN  

24B<[lSK  

%u!b& 5]e  
 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。 `]<`$71w  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。
!Z|($21W  
 在该案例种，提出两个不同的目标： FFvCi@oT  
 #1:最佳的优化函数@193nm JvL{| KtyU  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 Ch5+N6c^  
O|'1B>X  
9. 优化@193nm ;gB`YNL  
+}JM&bfK  
 初始参数： Z a(|(M
H  
 光栅高度：80nm ahGT4d`)9  
 占空比：40% ,;jGJr  
 参数范围： {/ 2E*|W~I  
 光栅高度：50nm—150nm /X#z*GX  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) q>s`uFRg(  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 MKg,!TELe  
uQ3[Jz`y  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 -LWK*q[J;*  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 :Li/=>R^  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 @Rq}nq=k  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 Mvcfk$pA  
ue{xnjw>U  
10. 优化@193nm结果 Jp~zX lu  
sWqM?2g  
 优化结果： ]Kh2;>= Xj  
 光栅高度：124.2nm ,hRN\Kt)p  
 占空比：31.6% 1[PMDS_X  
 Ex透过率：43.1% 'jfRt-_-  
 偏振度：50.0 !mnUdR|>(  
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。 /'wF2UR  
r>t1 _b+nu  
 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。 [hh/1[   
 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。 EgM*d)X  
 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)ahF[82  
K5 KyG  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 ~ 'Vxg}  
GbZ;#^S  
z5 m>H;P  
 初始参数： p]T"|!d  
 光栅高度：80nm 1hmc,c  
 占空比：40% [f{VIE*?%  
 参数范围： @cD uhK"U}  
 光栅高度：50nm—150nm diT=x52  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) n/Dp"4H%q  
 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% I4c!m_sr  
TzG]WsY_  
 优化结果： 5iX! lAFJ  
 光栅高度：101.8nm WF2-$`x  
 占空比：20.9% [\e@_vY@OH  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） ^{yk[tHpS  
 偏振对比度：50.0 EqB)sK/3  
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。 ,xsH|xW  
cj$6  
12. 结论 9S7A!AKE  
b[ w;i]2  
 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) Ey`h1Y  
 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 E-2eOT  
(如Downhill-Simplex-algorithm) +[-i%b3q  
 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。 1DJekiWf