[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。 pSay^9ZI  
.2G
n)dZU  
1. 线栅偏振片的原理 e)>Z&e,3  
bV`Zo(z  
2. 建模任务 k45xtKS>d  

L@0DT&5  
a+,)rY9  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 A+NLo[swwu  
 偏振元件的重要特性： u6cWLVt  
 偏振对比度 0;r+E*`DA  
 透射率 '2v,!G]^  
 效率一致性 q<.^DO~$L  
 线格结构的应用(金属) Y!CZ?c)@  
lOcvRF  
3. 建模任务： aW$7:<A{  
i%v^Zg&FU  
4. 建模任务：仿真参数 *>zr'Tt,W  
GP[;+xMBh  
偏振片#1: dt^yEapjM  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 o
+q4Vg9&  
 高透过率(最大化) K
|E}Ni  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) 9:4P7  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) h`?0=:Tru  
偏振片#2: 03AYW)"}M  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 xlv:+  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 \d%&_rp  
 光栅周期：100nm Vad(PS0  
 光栅材料：钨 -9vAY+s.  
/Y%) Y  
5. 偏振片特性 v)4 kS  
FHqa|4Ie  
 偏振对比度：(要求至少50:1) J(g!>Sp!p  
7H++ pOF  

XNd:x{  
noGMfZ1  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) W)$;T%u  
PBR+NHrZ  
c;BQ$je}  
(a@cK,  
6. 二维光栅结构的建模 zxTm`Dh;[
 

&3S;5{7_e  
bP(V#6IJ8  
 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。 oI/@w  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 `Nc3I\tCM  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 Dbz\8gmY  
0XvMaQXQF  
y/4 4((O  
!V7VM_}@Y  
7. 偏振敏感光栅的分析 ~)Ny8Dh  

GVCyVt[!-  
 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。 <@(HQuL#  
 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) 5H""_u
w  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 Jel%1'Dc^  
8. 利用参数优化器进行优化 (;V]3CtU*  

DZ(e^vq  

ex&&7$CXc  
 利用VirtualLab参数优化器可根据给定的评价函数轻松地对结构参数进行优化。  @X  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 #^%Rk'W  
 在该案例种，提出两个不同的目标： d #y{eV$Q  
 #1:最佳的优化函数@193nm =DGaK0n  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 g6;O)b  
=+A8s$Pb  
9. 优化@193nm _av%`bb&z9  
0JKbp*H  
 初始参数： /M\S^!g@  
 光栅高度：80nm 2p(K0PtX  
 占空比：40% v
=iz*2+X  
 参数范围： n[AJ'A{  
 光栅高度：50nm—150nm AbcmI*y  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) DyYl97+Z?  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 <b{Le{QJ*  
}NiJDs  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 kc1 *@<L6  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 33s.p'  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 ]ZHC*r2i  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 gj$gqO`B  
_+.z2} M  
10. 优化@193nm结果 *.ZV.(  
&z&Jl#t-)  
 优化结果： cQS}pQyYN  
 光栅高度：124.2nm Jg/WE1p>  
 占空比：31.6% D9 ,~Fc  
 Ex透过率：43.1% f\2'/g}6a  
 偏振度：50.0 gV$Lfkz  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 mY |$=n5X  
0_,V}  
 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。 mVP@c&1w?  
 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。 z*I
=  
 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。 :M'3U g$t  
r}pYm'e  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 "e@JMS  
M)i2)]FS  
Mp7r`A,6  
 初始参数： n)^B0DnIk  
 光栅高度：80nm MJ4+|riB  
 占空比：40% ;_1D-Mf  
 参数范围： ,^`+mP  
 光栅高度：50nm—150nm f.,S-1D]h  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) KR?-<  
 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% 7:9
WiN5b  
+*lSB%`aS  
 优化结果： )LKutN?tBy  
 光栅高度：101.8nm s-3vp  
 占空比：20.9% v>;6pcp[F  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） xpRQ"6  
 偏振对比度：50.0 6psK2d
0  
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。 Jd7+~isu~  
BQ2DQ7
q  
12. 结论 P)7SK&]r;=  
j@&F[r  
 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) cQA;Y!Q#  
 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 ja
FBz&P/#  
(如Downhill-Simplex-algorithm) u01x}Ff~6  
 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。 `G@]\)-!