[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。 oe"ShhT  
*3Z#r  
1. 线栅偏振片的原理 Y @
&nW  
aZ,Wa-k  
2. 建模任务 x:lf=DlA  

RE$-{i  
E|3aiC,5  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 !Sh5o'D28  
 偏振元件的重要特性： nzl,y,  
 偏振对比度 Zotv]P2k  
 透射率 k]5L\]>y  
 效率一致性 *.l=>#qF  
 线格结构的应用(金属) `"Pd$jW  
n\9*B##  
3. 建模任务： 3l[hkRFu`  
HX*U2<^  
4. 建模任务：仿真参数 ['1?'*  
dUSuhT  
偏振片#1: }cmL{S  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 >z$|O>j  
 高透过率(最大化) S3cQC`^  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) YO+d+5  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) M -TK  
偏振片#2: J1t?Qj;f3
 
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 H/f= 2b  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 -E"o)1Pj6C  
 光栅周期：100nm li^E$9oWC  
 光栅材料：钨
w2GY,,R  
H
jD= .Q  
5. 偏振片特性 -+/|  
30"G%DFd  
 偏振对比度：(要求至少50:1) h,G$e|[?  
!>j-j  
b\mN^P~>A  
YN[D^;}  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) B4=gMVp1  
#*@Yil=1  
`0N/ /Q  
(fS4qz:&l  
6. 二维光栅结构的建模 0nAS4Az  

m`aUz}Y>c  
E)bP}:4V  
 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。 Ye\%o[X  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 Uz_{jAhW]  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 ><HXd+- sd  
%l,EA#89s  
~8K~@e$./  
LBR_Q0EP  
7. 偏振敏感光栅的分析 @P/{x@J  

UQy+&;#5  
 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。 $[e*0!e  
 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) #=rI[KI  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 R?R
6|4  
8. 利用参数优化器进行优化 K\PS
$  

RIlPH~  

@VFg XN  
 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@x;<)3  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 xhv)rhu@  
 在该案例种，提出两个不同的目标： ]up:pddIh  
 #1:最佳的优化函数@193nm ~QXNOtVsN  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 Bvwk6NBN  
O;r8l+  
9. 优化@193nm (RF6K6~  
=`")\?z}  
 初始参数： =Ur/v'm  
 光栅高度：80nm X$<?:f-  
 占空比：40% }v{F9dv  
 参数范围： <GC:aG  
 光栅高度：50nm—150nm gi8kYHldH  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) >r3Wo%F'  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 _IGQ<U<z  
EC7o 3LoND  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 #~Q0s)Ze  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 KMv|;yXYj4  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 yl*S|= 8;k  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 tfsG P]9$  
Q"\[ICu!,  
10. 优化@193nm结果 t}K?.To$  
SU1,+7"  
 优化结果： /lUb9&yV  
 光栅高度：124.2nm [Gu]p&  
 占空比：31.6% 0&Qn7L  
 Ex透过率：43.1% ) ":~`Z*@  
 偏振度：50.0 )g-*fSa  
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。 ky*-_  
kZ2+=/DYN  
 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。 rv^j&
X+EH  
 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。 nBQG.3  
 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。 b'G4KNW  
A%Ao yy4E  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 SFuzH)+VO  
3Vhm$y%Td  
{It4=I)M  
 初始参数： StE4n0V  
 光栅高度：80nm }[1I_)  
 占空比：40% P5Fm<f8\  
 参数范围： 7oUYRqd  
 光栅高度：50nm—150nm lA{Sr0fTP  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) o] = &  
 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% H|Eu,eq-E  
L3&NGcd  
 优化结果： he/FtkU  
 光栅高度：101.8nm {8E hC/=  
 占空比：20.9% Ly3^zFW  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） B}:[~R'  
 偏振对比度：50.0 K,J:i^2  
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。 i~4:]r22  
Y40{v(Pi  
12. 结论 >2_J(vm>  
. a~J.0co  
 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) b-wFnMXk+  
 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 sb;81?|  
(如Downhill-Simplex-algorithm) DBO
z<|  
 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。 |d8/ZD