[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。 MD'>jO;n  
9qH[o?]
 
1. 线栅偏振片的原理 C+l?k2  
vg^M
yn   
2. 建模任务 AQ@v>wr}  

Gc;B[/:  
w:Q|?30  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 &`@M8-m#F  
 偏振元件的重要特性： .s};F/(diD  
 偏振对比度 F";FG 0  
 透射率 ="B n=>  
 效率一致性 7c::Qf[|  
 线格结构的应用(金属) VG#Q;
Xd}  
]P*!'iYN(  
3. 建模任务： $^Ca:duk  
sx-F8:Qa  
4. 建模任务：仿真参数 2z-$zB<vyw  
.Z5[_'T
  
偏振片#1: },6*Y*?{  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 37KU~9-A  
 高透过率(最大化) v*L '{3f  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) pF='jj51  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) eU~?p|Np
 
偏振片#2: 6_ ]8\n  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 .&(8(C  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率  ^Fp=y
,D  
 光栅周期：100nm cQ,9Rnfl,  
 光栅材料：钨 (C~dkR?  
<|V'pim  
5. 偏振片特性 1NGyaI  
-kc(u1!  
 偏振对比度：(要求至少50:1) tw86:kYEz  
tDU}rI8?  
k5s?lWH  
6!RikEAh  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) 2[BA(B  
(txt8q  
&(0N.=R  

s7|3zqi  
6. 二维光栅结构的建模 h60\ Y 8  

>p |yf.G  
j]HE>  
 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。 Zsk?QS FE  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 CK Mv7  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 pVz pN8!  
4ac1m,Jlt  
)rbc;{.  
i;avwP<0  
7. 偏振敏感光栅的分析 y&3TQ]f\  

r_=p,#}#  
 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。 qSR?,G  
 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) X}?ESjZJ  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 @>CG3`?}  
8. 利用参数优化器进行优化 )BB%4=u@~.  

xBt<Yt"  

+/}_%Cf8  
 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。 Fu mn9  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 'XEK&Yi1  
 在该案例种，提出两个不同的目标： /evaTQPz  
 #1:最佳的优化函数@193nm `%%?zgY  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 v0u\xX[H;  
Y 0]Kl^\A  
9. 优化@193nm <]c#)xg  
`:R-[>5P8  
 初始参数： 9Yd-m  
 光栅高度：80nm R;.d/U|av  
 占空比：40% 6_Fpca3L  
 参数范围： +&?'KZ+Z_v  
 光栅高度：50nm—150nm Kj=;>u  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) T[m ~6  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 !HvGlj@(|  
0|GpZuGO9  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 U* 4{"  
 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。 q?1yE@th  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 >|5XaaDa  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 98jD"*W5  
*|@+rbjVC  
10. 优化@193nm结果 \!m!ibr  
sb`&bA;i  
 优化结果： N*HH,m&  
 光栅高度：124.2nm _qEWu Do  
 占空比：31.6% AmgWj/>  
 Ex透过率：43.1% ws.?cCTpt  
 偏振度：50.0 8IpxOA#jQ  
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。 ~NA1SZ{Y+  
KQ-,W8Q5  
 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。 (K<Z=a  
 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。 tx gvVQ  
 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。 EqVsxwa  
`B:B7Cpvn  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 
^zKt{a  
`D4oAx d9  
umqLKf=x!  
 初始参数： vuAQm}A4'g  
 光栅高度：80nm "^Y6ctw  
 占空比：40% =rtS#u Y  
 参数范围： Ii,~HH  
 光栅高度：50nm—150nm ;HR 6X  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) |X,$?ZDap  
 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% +SO2M|ru&  
r[6#G2  
 优化结果： F\zkyk4  
 光栅高度：101.8nm -
mE  
 占空比：20.9% E(7@'d{o  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） mx:J>SPA8  
 偏振对比度：50.0 +SAk:3.#CV  
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。 ~?2rGE  
xi;/^)r  
12. 结论 83{x"G3>  
6V.awg,  
 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) +io;K]C  
 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 +A]&AkTw  
(如Downhill-Simplex-algorithm) L@)b%Q@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。 +^/Nil