[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。 Mmu>&C\  
`>mT/Rmb@  
1. 线栅偏振片的原理 ~20O&2  
sZ!/uN!6  
2. 建模任务 %wYGI  

eZ^-gk?  
J|z>5Z  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 ~J Xqyw}  
 偏振元件的重要特性： (K(6`~  
 偏振对比度 X_0Ta_u?T  
 透射率 ,,-g*[/3  
 效率一致性 ATb[/=hP<R  
 线格结构的应用(金属) (gn)<JJS}  
Mk-Rl  
3. 建模任务： B.-1wZl  

0WjPo  
4. 建模任务：仿真参数 %j3*j  
lQolE P.pc  
偏振片#1: (KF=v31_m  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 oq<n5  
 高透过率(最大化) Y^Olcz  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) uNV\_'9>Y  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) _k,/t
10  
偏振片#2: AIR\>.~"i*  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 l$_Yl&!q$  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 <opBOZ d  
 光栅周期：100nm W\tSXM-Hg  
 光栅材料：钨
5+gSpg]i  
JY|f zL  
5. 偏振片特性 _Co*"hl>2  
V*m@Rs!)2  
 偏振对比度：(要求至少50:1) nzdJ*C  
?y\gjC6CNG  
nbpGxUF`]  
k8}*b&+{vz  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) y3 R+060\3  
F|3 =Cl  
q5irKT*Hs  
7>a-`"`O  
6. 二维光栅结构的建模 _IA@X. )?  

.7ZV:m  
8}&O7zO?  
 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。 yJ(p-3O5  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 X0,?~i6Q  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 !NNq(t  
^b{w\HZ  
Qg\OJmv  
a|*{BlY  
7. 偏振敏感光栅的分析 u'o."J^&'  

=+T$1  
 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。 wgK:^DP  
 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) C>d_a;pX  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 5AWIk,[  
8. 利用参数优化器进行优化 qjsS2,wM  

*20$u% z2  

r.5}Q?  
 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。 ] Fx9!S  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 y^o*wz:D*  
 在该案例种，提出两个不同的目标： <5s51b <  
 #1:最佳的优化函数@193nm iUv
#oX H  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 ay\e#)  
Ylc[ghx  
9. 优化@193nm Q0)6 2[cMm  
NArql  
 初始参数： o<*H!oyP\  
 光栅高度：80nm d66 GO];"  
 占空比：40% 4,o|6H  
 参数范围： pNN6PsLt  
 光栅高度：50nm—150nm
fZqMznF  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) LRqBP|bjCD  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 6R%Ra  
;+%(@C51GE  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 =K6aiP$Ft  
 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。 wic& $p/%  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 ^Z:oCTOP  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 0] 'Bd`e  
!2)$lM1@J  
10. 优化@193nm结果 NuLyu=.?  
 6j FD|  
 优化结果： Jww LAQ5  
 光栅高度：124.2nm !
ejLqb  
 占空比：31.6% 1LbJR'}  
 Ex透过率：43.1%
jY>BU&  
 偏振度：50.0 ^-, aB  
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。 IXp(Aeb  
R<}n?f\#JZ  
 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。 <P)vx  
 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_p4 f%9  
 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。 UenB4  
(Kl96G<Wej  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 S&y(A0M  
>[]@Df,p  
YQb43Sh`  
 初始参数： @Sxb}XI!f  
 光栅高度：80nm {5
tb.{  
 占空比：40% Ax*=kZmH|  
 参数范围： a?4'',~  
 光栅高度：50nm—150nm yQA6w%  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) `uz15])1<  
 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% Mqu>#lL  
=2[5g!qX  
 优化结果： $Hr qX?&r  
 光栅高度：101.8nm (Sr D  
 占空比：20.9% 3jMHe~.E<  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） ? Xb8B5  
 偏振对比度：50.0 b5kw*h+/'h  
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。 3<ikMUq&  
ys+ AY^/  
12. 结论 _`4jzJ*  
)/BI
:)  
 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) ?!R Z~~d  
 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 !;";L5()  
(如Downhill-Simplex-algorithm) YGRv``(  
 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。 J7FCW^-`3