[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。 Qi:j)uDW  
+6376$dC  
1. 线栅偏振片的原理 ; 8E;  
: I)Gv  
2. 建模任务 <I1y  

7}o6_i  
!qw4mN  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 v:A:37#I  
 偏振元件的重要特性： Fx5ZwT t  
 偏振对比度 Z(UD9wY5m  
 透射率 P&\X`ZUA  
 效率一致性 I%i:)6Un-y  
 线格结构的应用(金属) `M)E*G  
Y}/c N\  
3. 建模任务： r{Z[xWIX  
MHl^/e@  
4. 建模任务：仿真参数 5m`[MBt2g  
T<M?PlED  
偏振片#1: xD0NZ~w%  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 pns+y  
 高透过率(最大化) A
;T[['  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) R'Eq:Rv~;^  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) ] R<FKJ[  
偏振片#2: pUhc3L  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 >-zkB)5<,#  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 @?d?e+B  
 光栅周期：100nm gY%&IHQ'  
 光栅材料：钨 4Cd#sQ  
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5. 偏振片特性 8T7f[?  
oXbI5XY)wb  
 偏振对比度：(要求至少50:1) RJ*F>2  
^Xa*lR 3  
Jh^8xI,`C  
)Oe`s(O@[I  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) 0[i}rC9&  
FT4l$g7"  
ArL-rJ{}  
5v3RVaqZ  
6. 二维光栅结构的建模 KK$ a;/  

5A,=vE  
9N1#V K  
 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。 /W0E(8:C)  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 .<dOED{v  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 v~a
LTI  

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itHM7d  
Q ]0r:i= .  
7. 偏振敏感光栅的分析 shNE~TA  

yXrd2?Rq@  
 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。 B5 &YL  
 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) }+_9"YQ:  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 +0dT^Jkqg  
8. 利用参数优化器进行优化 :Dj#VN  

}U i_ynZ!  

D>Ua#<52q  
 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。 @ge LW!  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 `{<JC{yc?  
 在该案例种，提出两个不同的目标： ]'e AO  
 #1:最佳的优化函数@193nm #EFMgQO  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 t*s!0'Y  

k{1b20  
9. 优化@193nm ?lyltAxs'  
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 初始参数： ZBC@xM&-  
 光栅高度：80nm _{mJ.1)V;  
 占空比：40% ~ttKI4  
 参数范围： vU{jda$$#  
 光栅高度：50nm—150nm ]xYayN!n  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) xRB7lV*  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 1EuK,:x  
RJL
Fj  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 2n(ItA  
 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。 ve~C`2=;  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 (Wn "3 ]  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 ?jFc@t*\:  
W}?s^  
10. 优化@193nm结果 wM0E%6 P  
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 优化结果： 4Lw'v:(  
 光栅高度：124.2nm YMK>+y[+4  
 占空比：31.6% IX?@~'  
 Ex透过率：43.1% l)H9J]  
 偏振度：50.0 {RH*8?7  
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。 'cYQ?;  
Nv{eE<<6  
 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。 4[Z1r~t\L  
 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。 xp(mB7;:  
 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。 %~G0[fG  
F46O!xb%  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 \1~I04'=  
N:d D*[QZ  
.1Vu-@  
 初始参数： @ E >eq.m  
 光栅高度：80nm dbg|VoNf  
 占空比：40% rrYp'L  
 参数范围： O4n8MM|`  
 光栅高度：50nm—150nm }~V,_Fv  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) pL%4= ]m  
 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% ~yd%~|  
coSTZ&0  
 优化结果： r
oL}lM$  
 光栅高度：101.8nm A xRl*B  
 占空比：20.9% "\}21B~{7'  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） 0:s8o@}  
 偏振对比度：50.0 rpx0|{m  
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。 G;Us-IRZ  
q;IhLBl'  
12. 结论 A<a2TXcIE3  
Dxz5NW4  
 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) HK^a:BI  
 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 #%;<FFu\  
(如Downhill-Simplex-algorithm) 0@:Y>qVa  
 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。 P"2Q&M_/