[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。 *#}=>, v  
i>h3UIx\  
1. 线栅偏振片的原理 *'aJO}$  
:'ZR!w  
2. 建模任务 z5iC
Q4C<  

44P [P{y  
5cQ]vb  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 }[PwA[k'  
 偏振元件的重要特性： %_Lz0L64k  
 偏振对比度 >@bU8}rT  
 透射率 6-"tQ,AZ  
 效率一致性 URm<Ji  
 线格结构的应用(金属) JC~sz^>p\  
LA\3 ,Uv  
3. 建模任务： w)vpo/?  
]rY9t@  
4. 建模任务：仿真参数 DU"Gz!X]Jd  
HiK+}?I  
偏振片#1: F{ vT^/  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 Y&=DjKoVh  
 高透过率(最大化) m ne)c[Qn  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) EmUn&p%hI  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) .{8[o[w =  
偏振片#2: ^C^I  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 ^vG<Ma.yk  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 CXoiA"P  
 光栅周期：100nm (oy@j{G)c6  
 光栅材料：钨 (_}q>3  
DpmAB.  
5. 偏振片特性 Z*q&^/N  
JLWm9c+UTG  
 偏振对比度：(要求至少50:1) a6z0p%sIZ  
Z P|k3   
MhE".ZRd  
'*Dp2Y{7  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) P6>C+T1  
ke W7pN?  
]-#/wC[$l=  
_ti^i\8~  
6. 二维光栅结构的建模 }eZ\~2  

4pXY7+e2'  
OMjPC_  
 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。 b+whZtNk7  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 _IU5HT}2  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 z@19gD#8  
R7z @y o  
1qn/*9W}=  
Lhg  
7. 偏振敏感光栅的分析 (Lz|o!>  

.tfal9  
 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。 p(GI0
2|n  
 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) tuwlsBV  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 z)*{bz]  
8. 利用参数优化器进行优化 GGHeC/4  

.,S`VNU  

n>Oze7hVY  
 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。 8|i<
4>  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 yCkc3s|DA;  
 在该案例种，提出两个不同的目标： m$_l{|4z  
 #1:最佳的优化函数@193nm {*hGe_^  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 525^/d6v  
1l^[%0  
9. 优化@193nm 4n(w{W>  
jYAm}_?No  
 初始参数： d<=!*#q;o  
 光栅高度：80nm h'G
  
 占空比：40% #H~$^L   
 参数范围： yF|yZ{  
 光栅高度：50nm—150nm Bo ywgL|  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) #>~A-k)  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 -3d`e2^&}  
=$^}"}$  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 k{X+Y6'ku  
 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。 ^P [#
YO  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。  4J=6U&b  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 _M;{}!Gc&A  
@*6_Rp"@  
10. 优化@193nm结果 dKDCJt]t  
7bGt'gvv  
 优化结果： "[z/\l8O  
 光栅高度：124.2nm ^-~=U^2tC  
 占空比：31.6% Ha ZV7  
 Ex透过率：43.1% WyQ8}]1b  
 偏振度：50.0 "=40%j0  
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。 Ei<+{P(t0  
dR,a0+!  
 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。 qOyS8tA.H  
 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。 P$ b5o  
 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。 l_2l/ff9  
7uv"#mq  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 0@u{(m  
_q@lP|  
T2|<YJ=  
 初始参数： WoSKN7*  
 光栅高度：80nm R*ex!u60M  
 占空比：40% MScUrW!TA  
 参数范围： \b)P4aL  
 光栅高度：50nm—150nm ?"}U?m=  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) L5&,sJz  
 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% O7&OCo|b%>  
f e^s`dsG  
 优化结果： l<"B[  
 光栅高度：101.8nm eIPk$j{e  
 占空比：20.9% |VM=:}s&  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） C<^S$  
 偏振对比度：50.0 3%x-^.  
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。 ]8cD,NS  
D[YdPg@-  
12. 结论 ~g~`,:Qc  
bhZ5-wo4%  
 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) W^H[rX}=  
 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 vL"n
oLs  
(如Downhill-Simplex-algorithm) =7-kD3  
 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。 aH500