[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。 8!1o,=I$  
JL<}9K  
1. 线栅偏振片的原理 +q3W t|  
Y.-i;Mmu  
2. 建模任务 C?zC
|0  

*d@}'De{8  
:`_wy-}V  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 bo]k9FC  
 偏振元件的重要特性： Tux~4W  
 偏振对比度 j@9A!5<CCk  
 透射率 *?c~7ru  
 效率一致性 xa K:@/  
 线格结构的应用(金属) |u03~L9G  
;Eck7nRA)  
3. 建模任务： oI^iL\\2h  
fz:F*zT1  
4. 建模任务：仿真参数 ek.L(n,J|  
r8@:Ko= a  
偏振片#1: 2(UT;PSI  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 :qI myaGQ  
 高透过率(最大化) }O_6wi  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) :^l`m9  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) @%RDw*L(  
偏振片#2: @~zhAU!  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 7^S&g.A  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 K~[/n<ks  
 光栅周期：100nm SMnbI
.0  
 光栅材料：钨 (!;4Y82#  
I5  
5. 偏振片特性 x*(pr5k  
Dtn|$g,  
 偏振对比度：(要求至少50:1) Ff|?<\x0}A  
~aBALD0D;  
sjztT<{Q^-  
W/fM0=!  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) d!,V"*S  
mz>"4-]  
7quhp\  
U%2pbGU  
6. 二维光栅结构的建模 ='>k|s:  

Pf]L`haGN  
KWM.b"WnXr  
 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。 eml(F  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 `$Q $l  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 nAg|m,gA  
 8DyE  
M7UVL&_z%  
,>e)8  
7. 偏振敏感光栅的分析 S__+S7]Nr  

)R,*>-OPJL  
 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。 =U2`]50  
 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) vfmKYiLp  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 vcq
L  
8. 利用参数优化器进行优化 PJO +@+"{@  

pZF`+642  

aZ- )w  
 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。 Xq,{)G%9nM  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 X`[or:cB  
 在该案例种，提出两个不同的目标： ^?w6  
 #1:最佳的优化函数@193nm 0lY.z$V  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 SkVW8n*s  
^\J/l\n  
9. 优化@193nm L/#^&*'B  
, En D3 |  
 初始参数： #*XuU8q?  
 光栅高度：80nm x_AG=5OJX,  
 占空比：40% OV^) N  
 参数范围： O~Pbu[C  
 光栅高度：50nm—150nm xLX:>64'o>  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ~O&3OL:L  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 +Z#lf  
Q(>89*b&  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 e\tcP  
 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。 44]/rP_m  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 &qF 
  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 pd/{yX M  
U_B"B;ng+  
10. 优化@193nm结果 fMP$o
3;  
[r<lAS{ .  
 优化结果： =T|Z[/fto  
 光栅高度：124.2nm &FW|O(
]  
 占空比：31.6% R=_ fk  
 Ex透过率：43.1% Xq` '^)  
 偏振度：50.0 Vd1.g{yPV  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 t,)`Zu$  
$ nx&(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。 3mIVNT@S9  
 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。 BRhAL1  
 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。 cL?FloPc*  
y?zNxk/p  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 +W x
/zo  
RbM`"wrZ  
$2~I-[  
 初始参数： t6W$t  
 光栅高度：80nm :RBp  
 占空比：40% p;,Cvw{.;%  
 参数范围： 9|jk=`4UK  
 光栅高度：50nm—150nm TGlIt<&  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) i?.MD+f8  
 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% b%z4u0  
7`9J.L&,;  
 优化结果： 07:CcT  
 光栅高度：101.8nm G];5'd~C;d  
 占空比：20.9% WPPz/c|j  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） A'^y+42jY  
 偏振对比度：50.0 .v?Ir)  
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。 8!(4;fN$j.  
c*sK| U7)  
12. 结论 z<YOA  
S:"R/EE(  
 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) +l+8Z:i<  
 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 F@~zVu3'  
(如Downhill-Simplex-algorithm) 38ChS.(  
 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。 y
j13>"nh