[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。 kyW6S+#-  
L4YVH2`0)  
1. 线栅偏振片的原理 a%7"_{s1  
[cGt  
2. 建模任务 )l+XDI  

pu/m8  
`e'G.@  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 !X5o7b)  
 偏振元件的重要特性： zW"~YaO%C  
 偏振对比度 oupJJDpP  
 透射率 Z:#.;wA  
 效率一致性 OW+e_im}  
 线格结构的应用(金属) ./"mn3U  
Bii6Z@kS  
3. 建模任务： tWpl`HH  
jd ["eI  
4. 建模任务：仿真参数 \We"
?1^  
`fQM  
偏振片#1: 'RDWU7c9]  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 0zeUP{MQ  
 高透过率(最大化) uk`T+@K  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) KqN!?anPr  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) r_4TtP&UW  
偏振片#2: i Td-n9  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 #V<`U:.  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 ;EK(b  
 光栅周期：100nm q<-%L1kc1  
 光栅材料：钨 mWNR(()v  
\Os:6U=X-  
5. 偏振片特性 _ymJ~MK  
_FL<egK  
 偏振对比度：(要求至少50:1) sS C?io  
98BYtxa
 
3H1Pp*PH  
y7CWBTH0>  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) (l Lu?NpIi  
CXBzX:T?#  
OZ
G0AX+=#  
@(Z( /P;:  
6. 二维光栅结构的建模 ;5<P|:^  

;!'qtw"CB  
?#?e(mpo  
 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。 '4$lL6ly>  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 Gu2_dT  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 T'hml   
doLkrEm&
 
>Cvjs  
O'fk&&l  
7. 偏振敏感光栅的分析 ;U |NmC+  

Z*9L'd"D|  
 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。 u0xQ;BQ  
 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) 6A}eSG3  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 iu+3,]7Fm  
8. 利用参数优化器进行优化 !;i*\ a  

.%_)*NUZ  

sN-oEqS  
 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。 +Z ><  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 P2Onkl  
 在该案例种，提出两个不同的目标： "r@G@pe  
 #1:最佳的优化函数@193nm H-185]7  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 /M:H9Z8!  
w}d}hI  
9. 优化@193nm N?$7Z v[G  
9[kX/#~W*  
 初始参数： P 4QkY#v  
 光栅高度：80nm tR<L`?4  
 占空比：40% L%f;J/  
 参数范围： }hCaNQ&jH  
 光栅高度：50nm—150nm y5_XHi@u~o  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) [g+y_@9s  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 ~Yl<S(/4  
A';n6ne%i  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 +5-]iKh  
 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。 W
Kxm9y V  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 }%+qP+O\  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 Yq J]7V\  
_-/x;C  
10. 优化@193nm结果 v~}5u 5$O  
V/+Jc(N  
 优化结果： P% Q@9kO>  
 光栅高度：124.2nm -?5$ PH  
 占空比：31.6% WO
@H*  
 Ex透过率：43.1% iD<6t_8),  
 偏振度：50.0 QF.3c6O@  
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。 D M}s0O$0  
3%2jwR  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 g?V&mu  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 #X5hSw;  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 |Ytg  
gfm;xT/y  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 V!xwb:J  
*> KHRR<N  
\B&6TeR  
 初始参数： \yG`Sfu2  
 光栅高度：80nm (f~gEKcB2u  
 占空比：40% /W`$yM3  
 参数范围： sMm/4AY]  
 光栅高度：50nm—150nm (
zC   
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 's.~$  
 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_=8!Q.:  
?q!FG(  
 优化结果： z,
x"a  
 光栅高度：101.8nm :+:6_x  
 占空比：20.9% <s}|ZnGE  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） x'qWM/  
 偏振对比度：50.0 SdxY>;  
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。 hiwIWd:H  
30_ckMG"g  
12. 结论
E/mw* c^  
DbtF~`3, .  
 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) 8*s7m   
 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 N_G4_12(  
(如Downhill-Simplex-algorithm) q}wj}t#  
 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。 EZib1g&:R/