[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。 ~>(~2083*;  
GqRXNs!  
1. 线栅偏振片的原理 j~{cT/5Y_  
:+Ukwno?/  
2. 建模任务 ErNYiYLi]  

b*?u+
tWP_  
=D$ED^W  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 t([}a~1}  
 偏振元件的重要特性： !-7n69:G  
 偏振对比度 4Wiy2  
 透射率 [y@*vQw  
 效率一致性 klJ21j0Bb2  
 线格结构的应用(金属) XJe=+_K9  
@/<UhnI  
3. 建模任务：  viAAb  
~
)y
s,Q  
4. 建模任务：仿真参数 'M>m$cCMZ  
:/|"db&`  
偏振片#1: 4c< s"2F  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 QnVr)4"  
 高透过率(最大化) ).5X  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) WSHPhhM  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) W\kli';jyC  
偏振片#2: kh0cJE\_^  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 EB*sd S  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 z/{X
{+Z  
 光栅周期：100nm D|9+:Y  
 光栅材料：钨 PoF3fy%.  
Kb?{^\FiU  
5. 偏振片特性 v3-' GgM  
b4_0XmL  
 偏振对比度：(要求至少50:1) &+2l#3}  
Zl5'%b$&  
"OjAhKfG  
!B3TLeh  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) )SmnLvL  
<:&vAX L  
27eG8  
F]3Y,{/V  
6. 二维光栅结构的建模 yU v YV-7  

sE"s!s/  
h+g\tYWGP  
 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。 =hKAwk/^  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 Z0Z6aZeb  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 /WTEz\k  
+x"uP  
]P?<2,  
s/D)X=P1  
7. 偏振敏感光栅的分析 aZA``#p+  

3gi)QCsk  
 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。 OH\^j1x9I  
 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) y+(\:;y$7  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 Py)ZHML  
8. 利用参数优化器进行优化 W" 5nS =d%  

qNEp3WY:  

5BhR4+1J  
 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。 NHGTV$T`1  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 L|'^P3#7`  
 在该案例种，提出两个不同的目标： So a
qmY;+  
 #1:最佳的优化函数@193nm !__0Vk[s  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 ,S-h~x  
@RoZd?  
9. 优化@193nm bU! v  
79h~w{IT@  
 初始参数： ]i*ucW4  
 光栅高度：80nm eTuqK23  
 占空比：40% $m4-^=  
 参数范围： ZL!u$)(V  
 光栅高度：50nm—150nm ?%s>a8w  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) iQ)ydY a  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 ||Zup\QB  
ix3LB!k<  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 WTvUz.Et  
 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。 qyH-Z@  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 YFO{i-*q  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 `geHSx_  
}E 'r?N  
10. 优化@193nm结果 ~G!JqdKJ0  
|YJ83nSO~  
 优化结果： ,;)ZF  
 光栅高度：124.2nm &|hK79D  
 占空比：31.6% ^xZh@e5  
 Ex透过率：43.1% 7zM:z,  
 偏振度：50.0 WgtLKRZ\  
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。 <)VgGjZ-H  
6}4})B2  
 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。 QU).q65p  
 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。 d#ir=+o{h  
 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。 }47h0 i  
eVXXn)>  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 O*EV~{K  
PVCoXOqh  
%Y^J''  
 初始参数： `Fy-"Uf  
 光栅高度：80nm CKsV
s.:u  
 占空比：40% ,erw(7}'.  
 参数范围： t'qYM5  
 光栅高度：50nm—150nm @YJI'Hf67  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) `9~ %6N?7#  
 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% GtA`0B  
U ZM #O  
 优化结果： 4.RQ3SoDa  
 光栅高度：101.8nm f-b],YE  
 占空比：20.9% !gsvF\XDM  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） &.?XntI9O  
 偏振对比度：50.0 y>^a~}Z
q  
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。 5(1:^:LGK  
a)qan  
12. 结论 ks'>?Dw  
7u):J  
 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) Swi#
^i  
 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 iGN\ >m}  
(如Downhill-Simplex-algorithm) HgI!q<)  
 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。 }lJ;|kx$