[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。 -9S.G  
@UO=)PxN3  
1. 线栅偏振片的原理 *5i~N}  
V.Ig
EE]  
2. 建模任务 Lp \%-s#5s  

S|A?z)
I  
]`D(/l'  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 n7vLw7  
 偏振元件的重要特性： X;5U@l  
 偏振对比度 (u]ajT  
 透射率 k3m|I*_\L  
 效率一致性 `p&ko$i2  
 线格结构的应用(金属) M} IRagm  
lQ%]](a6  
3. 建模任务： ?l_>rSly5  
b8J\Lm|J  
4. 建模任务：仿真参数 hfY Ieb#91  
Z_qs_/y  
偏振片#1: `d=$9Pi  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 (8s]2\/Ar  
 高透过率(最大化) IbpE@C  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) iSxxy1R  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) GLb}_-|  
偏振片#2: N0c+V["s  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 B{ NKDkDH  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 ay2 m!s Q  
 光栅周期：100nm o'Q)V  
 光栅材料：钨 Tk-PCra  
do{#y*B/g!  
5. 偏振片特性 k@5,6s:  
qEE3x>&T]  
 偏振对比度：(要求至少50:1) f8! PeQ?  
,{c9Lv%@J  
~?vm97l  
FTt7o'U  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) ?B %y)K  
tc@U_>{  
RlX;c!K  
L6j 5pI  
6. 二维光栅结构的建模 fH
f+!  

Cc]s94  
d@"eWvnlZ  
 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。 *&e+z-E  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 Bh*~I_Ta>  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 `hS<F" j  
>qx~m>2|8]  
H/Goaf%  
j:|60hDz^  
7. 偏振敏感光栅的分析 "yc/8{U  

W.\HfJ74  
 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。 $BE^'5G&4Y  
 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)
g_] u<8&  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 K 3&MR=#^  
8. 利用参数优化器进行优化 @DkPJla&  

v%&f00  

|1 is!leP  
 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。 5"y p|Yl  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 d"XS;;l%<  
 在该案例种，提出两个不同的目标：
N>Y`>5  
 #1:最佳的优化函数@193nm ^V_acAuS^  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 j1YE_U  
q)
/;|h  
9. 优化@193nm ]qXHalHY  
.2 UUU\/5  
 初始参数： )dF(5,y)  
 光栅高度：80nm A i9*w?C  
 占空比：40% I2j;9Qcz  
 参数范围： )0AE*S  
 光栅高度：50nm—150nm AXPUJ?V  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 9qXHdpb#g"  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 U]hQ#a+  
/l+x&xYD  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 K^{`8E&A  
 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。 YhLtf(r  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 <?qmB}Y  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 D{'Na5(  
dhK$XG  
10. 优化@193nm结果 !kASEjFz|f  
]N=C%#ki!  
 优化结果： l`I]eTo)^  
 光栅高度：124.2nm GetUCb%1  
 占空比：31.6% XN=<s;U
 
 Ex透过率：43.1% ;%dkwKO  
 偏振度：50.0 &1Cq+Yp
I  
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。 Bf'jXM{-  
c_ygwO3.Q  
 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。 j&T/.]dX&  
 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。  b1[U9  
 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。 \|62E):i1  
_\]D<\St  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 q`$QroZT"  
n+Ag|.,|  
CdaB.xk  
 初始参数： $d8A_CUU  
 光栅高度：80nm f6|3| +  
 占空比：40% !+hX$_RT  
 参数范围： ]NFDE-Jz]  
 光栅高度：50nm—150nm r]HLO'<]  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) YSa:"A  
 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% E0O{5YF^T  
TJ;v}HSo  
 优化结果： }7.q[ ^oF  
 光栅高度：101.8nm GU[Cq=k  
 占空比：20.9% &PgdCijGq;  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） f "&q~V4?  
 偏振对比度：50.0 ~!&[;EM<bm  
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。 \~?s= LT  
KFfwZkj{  
12. 结论 *e>:K$r  
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 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) @nT8[v  
 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 OT *W]f  
(如Downhill-Simplex-algorithm) w5*18L=O\  
 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。 teB{GR