[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。 3n TpL#  
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1. 线栅偏振片的原理 htqC~B{1E  
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2. 建模任务 6~(
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 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 QcDtZg\  
 偏振元件的重要特性： WPNvZg9*c  
 偏振对比度 Fm.IRu<\`  
 透射率 NIOWjhi[Jn  
 效率一致性 A v%'#1w<"  
 线格结构的应用(金属) []eZO_o6j  
q"^T}d d,  
3. 建模任务： 2Y{r2m|o  
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4. 建模任务：仿真参数 ig,v6lqhM  
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偏振片#1:  w4p<q68  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 yE),GJ-m\<  
 高透过率(最大化) nHi6$} I  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) h/F,D_O>ZO  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) @8GW?R  
偏振片#2: ns1@=f cO  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 4wQ>HrS)(  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 ZnYoh/  
 光栅周期：100nm 8a
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 光栅材料：钨 |G]M"3^  
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5. 偏振片特性
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~,.}@XlgT.  
 偏振对比度：(要求至少50:1) r6eApKZ>f6  
}7jg>3ng(  
Arb-,[kwN  
Fs EPM"&?h  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) Syj7K*,%bZ  
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x,SzZ)l-9  
6. 二维光栅结构的建模 L>EC^2\  

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 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。 \;smH;m  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 PXYo@^ 3  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 *aF
<#m v  
(GdL(H#IL  
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7. 偏振敏感光栅的分析  "Aq-H g  

lE?F Wt  
 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。 Eo }mSd  
 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) lx&ME#~  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 qrmJJSJ  
8. 利用参数优化器进行优化 U0:tE>3`  

yXx}'=&!0  

y$e'-v  
 利用VirtualLab参数优化器可根据给定的评价函数轻松地对结构参数进行优化。 }TCOm_Y/qL  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 <v)Ai;l,  
 在该案例种，提出两个不同的目标： CdRgI^5  
 #1:最佳的优化函数@193nm 5'Fh_TXTD  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 9H<6k*  
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9. 优化@193nm /#M|V6n  
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 初始参数： >aZ$x/U+Iw  
 光栅高度：80nm P:")Qb2  
 占空比：40% f}'E|:Z 7k  
 参数范围： 04wmN  
 光栅高度：50nm—150nm F_$K+6  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) l%^'K%'b  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 S/ Y1NH  
7='M&Za  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 )up!W4h6o  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 7 C5m#e3  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 av1*i3  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 By8C-jD  
uSs~P%@6|  
10. 优化@193nm结果 yS#LT3>l  
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 优化结果： @^vVou_  
 光栅高度：124.2nm JeJ
c(e  
 占空比：31.6% uE>2*u\  
 Ex透过率：43.1% RkN a;j)t  
 偏振度：50.0 1(Kd/%]{  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 l|fOi A*K  
:_tsS)Q2m  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 5vL]Y)l  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 {O
6f1LuH  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 "YGs<)S  
&Q^M[X  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 IN!m  
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67Ai.3dR  
 初始参数： 
V&DS+'P  
 光栅高度：80nm S)GWr"m-  
 占空比：40% aIk%$Mat  
 参数范围： laqW {sX^5  
 光栅高度：50nm—150nm -O_5OT4  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) LD WFc_  
 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% N`/6 By  
1dOVH7  
 优化结果： aU2O5z&  
 光栅高度：101.8nm Xb42R1  
 占空比：20.9% xX  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） JLRw`V,o7  
 偏振对比度：50.0 `,&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。 I`2hxLwh+  
gQ*0Mk  
12. 结论 pHY~_^B4&  
O'" &9  
 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) .8CR \-
  
 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 JPgV7+{b[  
(如Downhill-Simplex-algorithm) 4)iSz>  
 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。 g^1M]1.f