[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。 !8H0.u rw  
qGk.7wf%  
1. 线栅偏振片的原理 KD kGQh#9  
l<v{8:,e#  
2. 建模任务 ZcN0:xU  

;6
G]~}>o  
6}^x#9\  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 q+?&w'8  
 偏振元件的重要特性： ?Mjs[|  
 偏振对比度 \ND]x]5d  
 透射率 UPhO=G  
 效率一致性 ~H}Z;n]H  
 线格结构的应用(金属) 9@*pC@I)  
f2WVg;Z  
3. 建模任务： x{1 v(n8+=  
LT%~C
uf  
4. 建模任务：仿真参数 U,WOP7z  
`% 9Y)a/e  
偏振片#1: /5,6{R9  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 q8{Bx03m6  
 高透过率(最大化) TGJz[Ny  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) #{6VdWZ  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) +^AdD8U  
偏振片#2: K*@?BE  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 1)z'-dQ-5$  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 ]46h!@~aC  
 光栅周期：100nm n{?Du  
 光栅材料：钨 sp\6-*F  
(JbRhcg  
5. 偏振片特性 mB`HPT  
.x=abA$!9  
 偏振对比度：(要求至少50:1) YEv\!%B  
RuHDAJ"&a  
MT{1/A;`)  
]3v)3Wp  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) (%^C}`|EA  
hC$e8t60  
<aPZE6z  
D1RQkAZS  
6. 二维光栅结构的建模 L'wR$  

C6
>_wl]  
]-wyZ +a  
 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。 rCo}^M4Pb  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 l"J#Pvi  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 nAQ[ -NbW,  
 ]!ZZRe  
(Nzh1ul\}  

`Am|9LOT  
7. 偏振敏感光栅的分析 1feVFRx'  

6PsT])*>DE  
 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 b^*`d  
 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) Wps^wY  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 W%rUa&00  
8. 利用参数优化器进行优化 %RW*gUvc]  

e/4C` J-  

FO>?>tK 0  
 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。 'A[PUSEE  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 +`flIG3RV  
 在该案例种，提出两个不同的目标： pauO_'j_1p  
 #1:最佳的优化函数@193nm >FeCa hFn  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 HDhkg-QC  
B}7j20:Z  
9. 优化@193nm );HhV,$n  
3=wcA/"!  
 初始参数： V'b4wO1RV  
 光栅高度：80nm s58dHnj5+  
 占空比：40% RSAGSGp  
 参数范围： |ghyH  
 光栅高度：50nm—150nm !}}
)f/  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) X!V#:2JY  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 mBL?2~M  
/sYr?b!/<6  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 }#<Rs  
 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。 dOaOWMrfdf  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 |

7K>`  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 `j{q  
*QN,wBQ  
10. 优化@193nm结果 xsU%?"r  
+6:
  
 优化结果： 0[H/>%3O  
 光栅高度：124.2nm 5ms]Wbh)  
 占空比：31.6% 6lpJ+A57#  
 Ex透过率：43.1% }S*]#jr&  
 偏振度：50.0 uju'Bs7  
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。 T: My3&6  
_|;d D  
 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。 mY=sh{ir  
 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。 Xtz29  
 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。 p! k~ufU  
|)d%3s\  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 ^$`mS&3/q  
;mI^J=V3  
?}KD<R  
 初始参数： \R9izuc9  
 光栅高度：80nm 3;jxIo$,  
 占空比：40% CY':'aWfa<  
 参数范围： Y4N7# 5  
 光栅高度：50nm—150nm K#6@sas  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) EajJv>X7  
 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% |oOAy  
Xn~\Vb  
 优化结果： ZJ+ad,?,  
 光栅高度：101.8nm !Mgo~h"]#  
 占空比：20.9% 5MYdLAjV  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） KL!cPnAUu  
 偏振对比度：50.0 R@uA4Al  
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。 8*Fn02 p  
\ C$t  
12. 结论 /V cbT >=  
?v:FGO  
 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) }l}_'FmQ  
 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 O46v  
(如Downhill-Simplex-algorithm) ;,uATd|  
 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。 {2Ew^Li