[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。 L2Pujk  
D,qu-k[jMI  
1. 线栅偏振片的原理 >9e(.6&2XZ  
!`41q=r  
2. 建模任务 w }^ I  

Ig]iT  
X4l@woh%  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 &e-U5'(6v_  
 偏振元件的重要特性： h\v'9  
 偏振对比度 ;2'q_Btk4  
 透射率 M])dJ9&e  
 效率一致性 <Rh6r}f  
 线格结构的应用(金属) 6`vC1PK^  
$`R6=\|  
3. 建模任务： AdRX`[ik  
+)o}c"P!  
4. 建模任务：仿真参数 {:@tQdM:i8  
iY"l
}.7)  
偏振片#1: H"ZZ.^"5FV  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 M9zfT!-  
 高透过率(最大化) sVG(N.y  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) 2{|h8oz  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) fd-q3_f  
偏振片#2: J{^RkGF  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 GFr|E
8  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 Hx,0zS%>  
 光栅周期：100nm K2%w0ohC  
 光栅材料：钨 g1t0l%_7^  
UG=K|OXWJ  
5. 偏振片特性 ME'|saP  
o sKKt?^?  
 偏振对比度：(要求至少50:1) ;2B{9{  
M1KqY:9E  
>jD[X5Y  
(?nCyHC%g  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) }.s~T#v  

E[Cb|E  
c("_bOAT  
Qxj JN^Q  
6. 二维光栅结构的建模 \7CGUB>L  

Q-1vw6d  
V+O"j^Z_J  
 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。 lRXK\xIP ,  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 itC-4^  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 lok=  
#8)*1?  
=:~R=/ZXk  
Z?\>JM >;  
7. 偏振敏感光栅的分析 JH7<  

hP15qKy  
 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。 i[ mEi|  
 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) ~?(N  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 R=jI?p  
8. 利用参数优化器进行优化 yj\Nk
h  

fk&8]tK4  

x)@G;nZ  
 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。 )==Jfn y  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 <u2}i<#  
 在该案例种，提出两个不同的目标： >3Eo@J,?d  
 #1:最佳的优化函数@193nm 0=?<y'=  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 ?nL.w  
!jTcsN%  
9. 优化@193nm ^jx7@LgS=  
jbAx;Xt'=M  
 初始参数： >6?__v]9G  
 光栅高度：80nm 2 O%`G+\)  
 占空比：40% #)nSr  
 参数范围： }"|K(hq  
 光栅高度：50nm—150nm %rv7Jy   
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) b}"N`,0dO  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 -X"
p:=;j  
3qf Ym}d  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 lz?$f4TzA  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 X"fb;sGT  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 rogT~G}q  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 qHrc9fB  
N'GeHByIT  
10. 优化@193nm结果 }n>p4W"OM  
fSokm4]vg  
 优化结果： C@'h<[v`1v  
 光栅高度：124.2nm TIQkW,  
 占空比：31.6% ;;#q
mGoE  
 Ex透过率：43.1% )!P)U(*v  
 偏振度：50.0 3v1iy/ /  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 AHXSt  
,Vt/(x-  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 zdYy^8V|z  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 @}}$zv6l,  
 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。 Gz,i~XX  
xe^Gs]fm  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 H}hiT/+$  
sT}.v*  
vH :LQ!2  
 初始参数： tp63@L|Q  
 光栅高度：80nm ~f$|HP}  
 占空比：40% hhCrUn"  
 参数范围： K<>oa[B9  
 光栅高度：50nm—150nm B><d9d  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) qVH1}9_  
 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% v>Q#B  
)b)-ZS7  
 优化结果： RBs-_o+%  
 光栅高度：101.8nm Nn!+,;ut  
 占空比：20.9% {>hC~L?
6
 
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） onz?_SAW  
 偏振对比度：50.0 g/CSGII
T  
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。 `p2+&&]S  
;:\<gVi:  
12. 结论 8%A#`)fb  
_Xk.p_uh  
 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) 1Q<^8N)pf  
 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 CDQW !XHc  
(如Downhill-Simplex-algorithm) f4 P8Oz  
 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。 ' aq!^!z