[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。 3EAu#c@q"  
514;!Q4K  
1. 线栅偏振片的原理 xAsbP$J:  
l^&#fz  
2. 建模任务 :eDwkzlHH  

?(hdV?8)P  
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)t  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 :)bm+xWFF  
 偏振元件的重要特性： LR}b^QU7  
 偏振对比度 #Ey!
?Z  
 透射率 ~g)gXPjke  
 效率一致性 *y7^4I-J  
 线格结构的应用(金属) N-;e" g  
J,k9?nkY /  
3. 建模任务： #m|AQr|  
}F**!%4d  
4. 建模任务：仿真参数 'R?;T[s%  
]*Zg(YA
 
偏振片#1: p ^T0(\1  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 WM:we*k8h  
 高透过率(最大化) 9V("K  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) %J7 ;b<}To  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) I%;xMtY1o  
偏振片#2: e<>(c7bF  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 G[)Q
GZ}8b  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率  >Xh9{/o  
 光栅周期：100nm 3-srt^>w*  
 光栅材料：钨 ;L++H5Kz6  
^#p Su  
5. 偏振片特性 _G,`s7Q,w  
KE6[u*\  
 偏振对比度：(要求至少50:1)
-@e9!/GP,  
4Rp2  
cl30"WK!  
!ai, \  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) u-yQP@^H  
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D?;$:D"  
_6(QbY'JV`  
6. 二维光栅结构的建模 O\=3{  

-(ABQgSO]  
A9!%H6  
 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。 CFkM}`v0  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 O#uTwnW  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 s-~Tf|  
xm6cn\
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V)oUSHillH  
}L3kpw  
7. 偏振敏感光栅的分析 O-
@*xwD  

0Ou`&u  
 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。 _ ^r
KOd  
 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) inBBU[Sl  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 ZC@sUj"  
8. 利用参数优化器进行优化 MyXgp>?~T  

lrPiaSO`I  

5\A[ra  
 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。 '!I^Lfz-Z  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 5VDqx@(  
 在该案例种，提出两个不同的目标： j ~:Dr  
 #1:最佳的优化函数@193nm CD;C
z*c  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 i"p)%q~ z  
qe8dpI;  
9. 优化@193nm !U/iY%NE  
6Xu8~%i  
 初始参数： y+hC !-  
 光栅高度：80nm y'(l]F1]  
 占空比：40% h/j+b.|  
 参数范围： lU`]yL  
 光栅高度：50nm—150nm Py3Xvudv  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) Fc%@
  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 Z_.Eale^  
s_}T-%\  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 u[$ \ az7  
 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。
yCy4t6`e  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 /p+ (_Y  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 Iww.Nd2  
- &Aw]+  
10. 优化@193nm结果 T0J"Wr>WY  
na,j  
 优化结果： Hr |De8#f  
 光栅高度：124.2nm gJ6C&8tl  
 占空比：31.6% 6r4o47_t8#  
 Ex透过率：43.1% B`3RyM"J@  
 偏振度：50.0 _h",,"p#o  
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。 rnz9TmN:*1  
?4GI19j  
 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。 [XK Ke  
 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。 :biM}L  
 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。 n>T1KC%  
_C$JO  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 -`x$a&}  
J*?BwmD'8  
@5+ JXD  
 初始参数： !VUxy  
 光栅高度：80nm 0hnTHlk  
 占空比：40% !$P+hX`  
 参数范围： _R-[*ucq  
 光栅高度：50nm—150nm #
K:|@d  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ]y= ff6Q  
 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% PYX]ld.E  
a"uO0LOb  
 优化结果： (,<&H;,8  
 光栅高度：101.8nm !4cO]wh5  
 占空比：20.9% W|XTa  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） ZWH?=Bk:  
 偏振对比度：50.0 +`4`OVE_#  
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。 G?e"A0,  
8q*MhH>6I  
12. 结论 
d:jD  
02OL-bv}HS  
 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) $xqI3UaX  
 VirtualLab参数优化工具箱提供了不同的优化方式，用以改善提高光学元件的性能 vcTWe$;Q  
(如Downhill-Simplex-algorithm) <;}jf*A  
 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。 Rd7[e^HSN