[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。 m3lz#Pm'0  
!V37ePFje  
1. 线栅偏振片的原理 6- i.*!I 8  
CPP~,E_  
2. 建模任务 !EB<N<P"t  

s51$x M  
6&eXQl  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 p1Zb&:+  
 偏振元件的重要特性： S v>6:y9?G  
 偏振对比度 P6 OnE18n  
 透射率 U+)p'%f;  
 效率一致性 ==5F[UX  
 线格结构的应用(金属) A>yU0\A  
:/;/mHG]  
3. 建模任务： 7R2O[=Szq  
+JU, ^A#X  
4. 建模任务：仿真参数 MCT1ZZpPr  
M`Er&nQs  
偏振片#1: |/*Pimk  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 XWp8[Cxs  
 高透过率(最大化) y~ =H`PAE  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) J/?Nf2L4  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) ~y!'\d>q<  
偏振片#2: $>XeC}"x68  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 i/ilG3m>  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 c~Ka) dF|  
 光栅周期：100nm } p'ZMj&  
 光栅材料：钨 &[.`xZ(|  
!.]JiT'o  
5. 偏振片特性 *Y m?gCig  
7Gc{&hp*  
 偏振对比度：(要求至少50:1) _8VP'S=  
RP&bb{Y  
`Z?wj@H1`  
Cl}nPUoL  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) f&^(f1WO  
5yy:JTAH5  
i<m(neX[H  
FRBu8WW0L  
6. 二维光栅结构的建模 jhNFaBrS  

>1~ /:DJ  
fGo4&( U  
 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。 ~?Q sr  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 0M_oFx  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 &v{Ehkr*  
5</$dcG  
&_ekA44E  
I &t~o  
7. 偏振敏感光栅的分析 g{65QP  

,fVD`RR(W?  
 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。 11[lc2  
 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) :S+K\  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 #<im?  
8. 利用参数优化器进行优化 %BqaVOKJ"f  

x*Lt]]A  

)h!cOEt  
 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。 N@q}eGe  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 0lfK} a  
 在该案例种，提出两个不同的目标： f!Q\M1t)  
 #1:最佳的优化函数@193nm n|SV)92o1  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 #%0V`BS7n  
)O]T}eI  
9. 优化@193nm Hcq.Lq;2:  
157_0  
 初始参数： n_8[bkbi  
 光栅高度：80nm /0h *(nL  
 占空比：40% kNEEu!G  
 参数范围： b'H'QY   
 光栅高度：50nm—150nm d2 ^}ooE  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) C_.9qo]DT7  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 g,ZA\R~  
ie}OZM  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 2ej7Ql_@c  
 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。 kIrrbD  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 g*|j+<:7  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 5Wt){rG0Z  
f-=\qSo  
10. 优化@193nm结果 m7 =$*1k  
iTVe8eI  
 优化结果： jcH@*c=%e  
 光栅高度：124.2nm JE?p'77C  
 占空比：31.6% 092t6D}  
 Ex透过率：43.1% TOYK'|lwM  
 偏振度：50.0 ]Z JoC!u  
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。 P:qmg"i@3  
 6K $mW  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 X'9.fKp  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 I$Nh|eM  
 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。 YeX*IZX8  
}2A6W%^>]  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 !,WGd|oJ  
;|N:FG  
BxY t*b%  
 初始参数： "}]`64?  
 光栅高度：80nm 2EY"[xK|  
 占空比：40% o9?@jjqH  
 参数范围： ntiS7g e1  
 光栅高度：50nm—150nm o<2GtF1"o  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) J3Mb]X)_}  
 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% `sxf
j)s  
@u3`lhUcT  
 优化结果： >%JPgr/ 8  
 光栅高度：101.8nm y!e]bvN  
 占空比：20.9% Ae)xFnuq3  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） ]n ?x tI  
 偏振对比度：50.0 4p_C+4  
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。 )oEVafNsT  
z(PUoV:?  
12. 结论 r@r%qkh(.@  
-@uFRQt  
 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) ><%585  
 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 ,CO2d)}  
(如Downhill-Simplex-algorithm) d{ (,Gy>I  
 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。 ,N/@=As9$