[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。 +Xp1=2Mq  
-Bl]RpHCe  
1. 线栅偏振片的原理 |1GOm=GNK  
*`} !{ Mb  
2. 建模任务 0 N"N$f  

o\F>K'  
/GVjesN  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 PB *v45  
 偏振元件的重要特性： m/Erw"Z  
 偏振对比度 ^,0Lr$+  
 透射率 Uks%Mo9on  
 效率一致性 /IN#1I!K  
 线格结构的应用(金属) oYdE s&qq  
G^N@r:RS  
3. 建模任务： hxzA1s%~  
U?an\rv  
4. 建模任务：仿真参数 GeDI\-  
C{,^4Eh3r  
偏振片#1: m}u)C&2>  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 k3H0$1  
 高透过率(最大化) Jz=|-F(Sy  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) XmD(&3;v-  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) ;>>n#8
`  
偏振片#2: ^B0Qk:%P^N  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 >+Ig<}p  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 AT)b/y
cC  
 光栅周期：100nm jz`3xFy *]  
 光栅材料：钨 I?St}Tl  
k_{?{:X;y  
5. 偏振片特性 Y/
6>OD  
lP*n%Pn)  
 偏振对比度：(要求至少50:1) 1 _Oc1RM   
%YK xdp  
Q?;Tc.O"/  
tu Y+n2  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) S.4+tf7+  
hf]m'5pb  
xu_,0ZT]{  
H0#=oJr$)W  
6. 二维光栅结构的建模 T\n6^@.
>  

r88De=*  
g0bYO!gCr  
 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。 =/_uk{  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 (M"rpG>L  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 y] c1x=x  
CvmIDRP
*  
M,S'4Szuk  
RYA@{.O  
7. 偏振敏感光栅的分析 $:%E<j4Dn  

;xe.0j0h  
 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。 |dqHpogh  
 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) OtoM  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 vjS=ZinN"  
8. 利用参数优化器进行优化 +^lB"OcOX@  

#H w(w  

C<AW)|r_  
 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。 )PTvw>  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 7dcR@v`c  
 在该案例种，提出两个不同的目标： {@vnKyf^K  
 #1:最佳的优化函数@193nm ?9a%g\`?:  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 '
Zp{  
Fu_I0z  
9. 优化@193nm w+>+hq  
RzjUrt  
 初始参数： EC;>-s  
 光栅高度：80nm ^\AeX-q2v'  
 占空比：40% uyxYCc  
 参数范围： v8*)^-Fx  
 光栅高度：50nm—150nm m<hP"j  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致)
o(oOB  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 EM*I%|n@m  
/V:9*C  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 :${tts2g  
 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。 Q0Ft.b  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 VwE4:/7YN  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 >< $LV&  
8^>c_%e}  
10. 优化@193nm结果 ~_vSMX
 
bu|.Jw"  
 优化结果： Z-Qp9G'   
 光栅高度：124.2nm [&n[p?  
 占空比：31.6% +Cw_qS"=  
 Ex透过率：43.1% = 'NV3by  
 偏振度：50.0 B={_}
f  
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。 Q!;syJBb.  
b&+zAt.  
 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。 W~/d2_|/  
 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。 3

NgXM  
 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。 t\K (zE  
p0bWzIH  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 Bzrnmz5S  
0cq@lT6  
]8\I{LR  
 初始参数： RJ{$`d  
 光栅高度：80nm +gX
,r$bX  
 占空比：40% Nnl3r@  
 参数范围： /RxP:>hVv  
 光栅高度：50nm—150nm "Gp[.=.z?  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) </{Zb.  
 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% 4w^o !  
m!/TJhiQ  
 优化结果： HeAXZA,  
 光栅高度：101.8nm tp] 5[U  
 占空比：20.9% k{SGbC1=VK  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） ma~#E$i&  
 偏振对比度：50.0 `FMo;
,j  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求，尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 'w+]kt-  
{h?pvH_>  
12. 结论 XMuZ
}u[U  
s1D<R,J|H  
 应用的偏振分析器可以评价偏振光栅与波长和角度的关系。(同样适用于极紫外光谱范围) il5C9ql$  
 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 KdR4<qVV}  
(如Downhill-Simplex-algorithm) &u.{]Yjx  
 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。 &:&89<C'