[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。 `8'T*KU  
& bw1  
1. 线栅偏振片的原理 [sKdIw_  
m_Fw;s/9  
2. 建模任务 Qn*c<:  

3?5 ~KxOE(  
Ha+FH8rZ  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 Ugdm"  
 偏振元件的重要特性： b0t];Gc%b  
 偏振对比度 < m9O0  
 透射率 IG9Q~7@  
 效率一致性 q75F^AvH  
 线格结构的应用(金属) .PAkW2\#  
=v;-{oN!  
3. 建模任务： \ I?;%  
M$~h(3
  
4. 建模任务：仿真参数 M2zfN ru  
LiB0]+wzj  
偏振片#1: Gg.w-&  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 #!`zU4&2  
 高透过率(最大化) "]NQTUb;  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) VhW;=y>}  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) vy"Lsr3  
偏振片#2: Y\%}VD2k  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 l[fNftT-  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 /e7'5#v  
 光栅周期：100nm !<YRocQY  
 光栅材料：钨 }zobIfIF  
vSnb>z1  
5. 偏振片特性 5r+0^UAO:J  
S|>Up%{n[  
 偏振对比度：(要求至少50:1) rL,)Tc|"  
wl{p,[
]  
U|Jo[4A  
!gk\h  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) no/]Me!j=  
Bs1-UI}+  
9=kTTFs  
R/Y/#X^b  
6. 二维光栅结构的建模 Gqia@>T4*N  

eY(usK  
"yz\p,  
 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。 ~lF lv+,%  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 R Nv<kw  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 ?X9 =4Z~w  
`-/l$A} U  
@LE?XlhD  
M|v.5l#   
7. 偏振敏感光栅的分析 8;!Eqyt  

Z*TW;h0ZQ3  
 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。 )4`Ml*7x  
 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) eFnsf}(Iy  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 (O-)uC  
8. 利用参数优化器进行优化 x ?V/3zW  

R`**!ku  

~`})x(!  
 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。 ~4>Xi* 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。 -oZac  
 在该案例种，提出两个不同的目标： h/fCCfO,  
 #1:最佳的优化函数@193nm @\DD|o67  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 x<Zhj3  
B![5+  
9. 优化@193nm Ds G *  
@1@q6@9Tu  
 初始参数： _RW[]MN3*  
 光栅高度：80nm KyyG8;G%  
 占空比：40% q%k+x)  
 参数范围： @|GeR  
 光栅高度：50nm—150nm p\{+l;`  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) Z M+Hb_6f  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 0lRH Yu  
zkp Apj].  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 0v@/I<
 
 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。 N-r
mk  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。
/,Rc
a1W  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 ]hj1.V+  
|%}s$*s  
10. 优化@193nm结果 j&/.[?
K  
aVP|:OAj  
 优化结果： fl"y@;;#h  
 光栅高度：124.2nm <c ovApx  
 占空比：31.6% )zXyV]xe  
 Ex透过率：43.1% x}.d`=  
 偏振度：50.0 U  R@BSK'  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 &{ {DS  
q~J oGTv  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 ~+#--BhV  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 ,w%oSlOu  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 z/KZ[qH\  
#eC;3Kq#-  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 CjQ"oQw  
~9?U_ahfVt  
Z02s(y=k1  
 初始参数： QWHy=(!  
 光栅高度：80nm !/}FPM_  
 占空比：40% c[ony:6  
 参数范围： O4/n!HOb  
 光栅高度：50nm—150nm B#aH
\$_U  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) {TncqA  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% S7kT3zB  
EB>B,#  
 优化结果： >C3NtGvy  
 光栅高度：101.8nm |.C    
 占空比：20.9% }{8Fo4/  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） +oy&OKCa  
 偏振对比度：50.0 <{/;1Dru  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求，尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 tQ~<i %;  
]1?=jlUl  
12. 结论 Lq-33#n/  
^$IZLM?E~  
 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) GzFE%< 9F  
 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 -@L's{J{M  
(如Downhill-Simplex-algorithm) 8rwYNb.P  
 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。 wm=RD98