[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。 Y@H,Lk  
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1. 线栅偏振片的原理 !X%!7wsc  
:.o=F
`W  
2. 建模任务 `qDz=,)WP  

8EG8!,\I  
v*~%x  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 $&=;9="  
 偏振元件的重要特性： {Okik}Oh  
 偏振对比度 NB5L{Gf6-  
 透射率 C.eV|rc@T  
 效率一致性 7G[ GHc>  
 线格结构的应用(金属) 62)
lf2$1  
{0vbC/?]  
3. 建模任务： h0GdFWN  
9U9c"'g  
4. 建模任务：仿真参数 1gShV ]2  
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偏振片#1: )SL@>Cij  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 CDW(qq-zD  
 高透过率(最大化) IEoR7:  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) |g\.5IM#W  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) 7 Mki?EG  
偏振片#2: |:=b9kv  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 K~Au?\{  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率  %*5g<5  
 光栅周期：100nm a&s"#j  
 光栅材料：钨 )_b@~fC  
=*:[(Py1  
5. 偏振片特性 /ik)4]>  
;8L+_YCa  
 偏振对比度：(要求至少50:1) oa&US_  
TtwJ,&b  
0J:U\S  
<S8I"8{Mb  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) fb0T/JTw  
VJl &Bq+  
XuFm4DEJ  
/R(U>pZ  
6. 二维光栅结构的建模 C`)^~C_]`3  

K*Nb_|~  
p~,3A:i  
 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。 HV*:<2P%D  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 F`;TU"pDf  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 J"D&q  
Owh*KY:  
\2gvp6  
e<L 9k}c  
7. 偏振敏感光栅的分析 lrmt)BLoh  

mq{$9@3  
 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。 [L*[j.r7[  
 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) yRq8;@YGY  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 L_ Xn,  
8. 利用参数优化器进行优化 4uO @`0:x  

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\{9Lwc  

 EbBv}9g  
 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。 ^^4K/XBve  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 $vgmoJ@X0  
 在该案例种，提出两个不同的目标： {hs2?#p  
 #1:最佳的优化函数@193nm ubzb  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 kH>vD =q>  
S<y>Y  
9. 优化@193nm XDP6T"h  
qXP1Q3  
 初始参数： EaM"=g  
 光栅高度：80nm k Z+q  
 占空比：40% q
19k<BqR  
 参数范围： FhY{;-W(T  
 光栅高度：50nm—150nm @sB}q 6>  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) Yn I
M-  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 S|{Yvyp  
.*RB~c t  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 G
_2gKkIK-  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 jpYw#]Q  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 R (tiI
o  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 r/N[7*i  
:Bx+WW&P.i  
10. 优化@193nm结果 5(iSOsb  
bK_0NrXP  
 优化结果： dT0^-XSY  
 光栅高度：124.2nm eHVdZ'%x  
 占空比：31.6% g( ]b\rj  
 Ex透过率：43.1% p~Yy"Ec;p  
 偏振度：50.0
U,%s;  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 "fX_gN?  
"xe7Dl  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 dJdD"xj  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 ]97Xu_  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 8Ehy9<  
/32Ta  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 N<L$gw+)$D  
=R8f)UQYx  
} D/+<  
 初始参数： &57qjA,8<  
 光栅高度：80nm ,GdxUld  
 占空比：40%  aNOAu/  
 参数范围： |uQn|"U4  
 光栅高度：50nm—150nm
O tXw/  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) im_w+h%^  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% '+)6#/*  
NDB*BmG  
 优化结果： _/8_,9H  
 光栅高度：101.8nm k9*J*7l-m  
 占空比：20.9% c^
ixdk  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） hrJ$%U  
 偏振对比度：50.0 Du)B9s  
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。 w"fCI13  
+ $k07mb\  
12. 结论 XoDJzrL#  
7^kH8qJ)  
 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) :@:g*w2K  
 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 ]sX7%3P  
(如Downhill-Simplex-algorithm) _Ct}%-,4  
 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。 Q9`s_4