[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。 +Ob#3PRy  
W[<":NX2  
1. 线栅偏振片的原理 v*'\w#  
*PU,Rc()6  
2. 建模任务 N)WG~=Gi  

UROi.976D  
:/%xK"  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 ?ovGYzUZ  
 偏振元件的重要特性： tdF[2@?+  
 偏振对比度 ~')t1Ays  
 透射率 (`? snMc  
 效率一致性 5zna?(#}  
 线格结构的应用(金属) "e<. n  
ODA#vAc!  
3. 建模任务： 7#qL9+G  
6*33k'=;F  
4. 建模任务：仿真参数 X.9MOdG70  
'$-,;vnP0  
偏振片#1: ?4Juw?  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 =2)t1 H  
 高透过率(最大化) ^QR'yt3e  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) FD+PD:cQn  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) 8;&S9'ci  
偏振片#2: G<6grd5PP  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 rss.F3dK  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 Am0C|(#Xm  
 光栅周期：100nm WTs[Sud/  
 光栅材料：钨 4 xzJql  
jZ,[{Z(N   
5. 偏振片特性 lNVAKwW2#  
x`vs-Y:P  
 偏振对比度：(要求至少50:1) NVWeJ+w  
#ic 2ofI  
(ul-J4E\O  
qpqz. {\  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) 9Ru%E>el-  
s Xk?.A_D  
q)xl$*g
 
;Jn0e:x`E  
6. 二维光栅结构的建模 ^|i\d\  

@"Fp;Je\bN  
_Ge^ -7  
 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。 #_\MD,(  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 mCNf]Y
z  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 C!k9JAa$Z  
)-:eQ{st`  
2*wO5v  
pQ^,.[[  
7. 偏振敏感光栅的分析 TKu68/\)  

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W<>^C2v  
 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。 39aCwhh7v  
 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) Q>a7Ps@~  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 RzJ}CT  
8. 利用参数优化器进行优化 zo7XmUI3P  

Dq%r !)  

^lc}FN  
 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~GtK\=;  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 >{qK]xj  
 在该案例种，提出两个不同的目标： $< K)fbG  
 #1:最佳的优化函数@193nm K&IrTA j}  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 Pn'(8bRm  
2]aZe4H.  
9. 优化@193nm io r [v  
#+Yp^6zg  
 初始参数： :&0yf;>v  
 光栅高度：80nm `KJYm|@i  
 占空比：40% -wRyMY_D  
 参数范围： L+~YCat|$U  
 光栅高度：50nm—150nm 7?!Z+r  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) keQXJ0  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 ]%<Q:+38  
1u"*09yZd  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 Ns!3- Y  
 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。 L740s[,`o#  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 W93JY0Ls9|  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 {~p7*
j^0  
lO2T/1iMTW  
10. 优化@193nm结果 JXLWRe  
g#'fd/?Q  
 优化结果： gF,[u  
 光栅高度：124.2nm k$-~_^4m  
 占空比：31.6% o!=lBfI  
 Ex透过率：43.1% U%^eIXV|  
 偏振度：50.0 G V:$;  
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。 fZ6 fV=HEF  
txml*/zL  
 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。 ^YG7dd_  
 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。 Hw?2XDv j  
 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。
K(Q]&&<  
ia^%Wg7  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 rWFcIh5  
5w,Z7I8  
#6N+5Yx_[  
 初始参数： {C/L5cZ]J  
 光栅高度：80nm xMNNXPz(  
 占空比：40% .L^pMU+!^  
 参数范围： YXX36  
 光栅高度：50nm—150nm YA"Ti9-EV  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) >d{dZD}  
 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% ws>WA{]gq  
b.R!2]T]i^  
 优化结果： +HOCVqx  
 光栅高度：101.8nm C(V[wvL  
 占空比：20.9% zNV!@Yr  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） $!|8g`Tm  
 偏振对比度：50.0 <?LfOSdMs^  
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。 *2,e=tY>  
#+K
Kvk  
12. 结论 &2io^AP  
>bfYy=/  
 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) ([,vX"4  
 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 OU,PO2xX9  
(如Downhill-Simplex-algorithm) ;-KAUgL2  
 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。 Ml8 YyF/~