[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。 7A)\:k  
FzT.9Vz7  
1. 线栅偏振片的原理 Ts5)r(  
jFj11w1FrA  
2. 建模任务 8M,*w6P  

/4:bx#;A  
Z!1D4`w  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 |*&l?S  
 偏振元件的重要特性： ]gk1q{Ql<  
 偏振对比度 `8:)? 0Ez  
 透射率 &L;ocd$  
 效率一致性 =}^NyLE?  
 线格结构的应用(金属) >XD?zF)6  
PsY![CPrW  
3. 建模任务： -/yqiC-yx  
`g)}jo`W  
4. 建模任务：仿真参数 )`\hK  
U v2.Jo/Q  
偏振片#1: `ONjEl  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 @I_cwUO  
 高透过率(最大化) 9wgB JJl7  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) e~o
!Qm  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) M";qo6
  
偏振片#2: e7vm3<m4  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 h)KHc/S  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 ')X(P>  
 光栅周期：100nm J1?

;'  
 光栅材料：钨 {i5?R,a)  
TR"C<&y$j  
5. 偏振片特性 [2%[~&4  
=kjKK
  
 偏振对比度：(要求至少50:1) \iuR+I  
_5oTNL2  
z5+Pi:1w  
]K=#>rZrB  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) LD$5KaOW  
~P4C`Q1PT#  
B VBn.ut  
zTz}H*U  
6. 二维光栅结构的建模 /x<g$!`X  

wu41Mz7  
rPV Q#iB  
 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。 (`x_MTLL  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 ZoW1Cc&p  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 $%<{zWQm  
i! .]U@{k  
;Rrh$Ag  
IkrB}  
7. 偏振敏感光栅的分析 eV;r /4  

\Z-th,t  
 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。 KkvcZs'4m  
 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) BZq#OAp  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 -^_m(@A<~  
8. 利用参数优化器进行优化 om3 %\  

3]
Z1kB  

8fC4j`!  
 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)_3r]sv^  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 'o AmA=  
 在该案例种，提出两个不同的目标： ]33!obM  
 #1:最佳的优化函数@193nm BI'>\hX/V  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 AjzTszByu  
tpfgUZ{  
9. 优化@193nm *t@A-Sn  

5NU{y+  
 初始参数： L^J4wYFTO  
 光栅高度：80nm yx-{PjX  
 占空比：40% !3Q0Ahf  
 参数范围： c[dSO(=  
 光栅高度：50nm—150nm :4ryi&Y  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ~Y 6'sM|  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 0w?da~  
tKbxC>w
 
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 l|CM/(99-  
 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。 FO!
Td  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 bA;OphO(  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 X! d-"[  
(gt\R}  
10. 优化@193nm结果 u]^s2v  
:F(4&e=w  
 优化结果： rRTKF0+  
 光栅高度：124.2nm %hB-$nE  
 占空比：31.6% 2Q^q$@L  
 Ex透过率：43.1% "1O_h6C  
 偏振度：50.0 \)PB p  
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。 L/k35x8  
MxTJgY  
 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。 ]'.qRTz'\t  
 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。 -&+:7t  
 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。 r,5e/X  
m=l>8  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 T:^.; ZY  
H2X_WSwm  
'L/)9.29  
 初始参数： :1'  
 光栅高度：80nm G%F#I  
 占空比：40% #S>N}<>  
 参数范围： r~b.tpH  
 光栅高度：50nm—150nm pPReo)  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) l`v5e"V  
 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% O=K lc+Oo  
Z{8%Cln  
 优化结果： $^x=i;>aK.  
 光栅高度：101.8nm l@`k:?  
 占空比：20.9%  f<o|5r  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） t]xz7VQ  
 偏振对比度：50.0 O,$*`RZpx  
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。 Q2CGC+   
&4Z8df!  
12. 结论 CD1Ma8I8  
r=j?0k '}]  
 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) gS(3m_  
 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"yo  
(如Downhill-Simplex-algorithm) ZflB<cI  
 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。 .Xlo-gHk