[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。 "] [u  
\W+Hzf] W#  
1. 线栅偏振片的原理 L17{W4  
80"oT'ZFh  
2. 建模任务 St;@ZV  

N?><%fra  
=i:,")W7=  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 35n'sVn  
 偏振元件的重要特性： vpz l{  
 偏振对比度 c_Jcy  
 透射率 nQ08(8  
 效率一致性 ;YYnIb(  
 线格结构的应用(金属) 9T%b#~?3P  
C"R}_C|r)*  
3. 建模任务： q
]#j,}cN9  
h.4FY<  
4. 建模任务：仿真参数 4azqH;i  
#+(@i|!ifo  
偏振片#1: (CrP6]=  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 
VU;98  
 高透过率(最大化) VfkQc$/  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) vY);7  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) &EJ/Rl
 
偏振片#2: P#-p*4  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 .\mkgAlyaM  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 NfND@m{/  
 光栅周期：100nm hr`,s!0Y  
 光栅材料：钨 b]g
#mQ  
&/8B(0<  
5. 偏振片特性 Q& S 7_  
<$Djags,F  
 偏振对比度：(要求至少50:1) He1~27+99  
=4 NKXP~C  

zuI7Px  
=}'7}0M_=  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) T$1(6<:+.  
N9 TM  
gdkHaLL"  
j<A<\K  
6. 二维光栅结构的建模 
SXx4^X  

&Xh=bM'/%m  
~toR)=Yv  
 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。 +do*C=z  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 \0.!al0  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 wowWq\euY  
`$XgfMBf |  
\?[m%$A  
5I[6 "o0  
7. 偏振敏感光栅的分析 <jqL4!<  

'#lc?Y(pJ2  
 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。 S^{tRPF%d  
 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) ?;GXFKy  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 m O"Rq5  
8. 利用参数优化器进行优化 ';LsEI[  

F%$lcQ04%  

<`Qbb=*  
 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。 *1h@Jb34  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 Kl]l[!c7$  
 在该案例种，提出两个不同的目标： wcW7k(+0  
 #1:最佳的优化函数@193nm :PNhX2F  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 @ 1FWBH~  
2XyC;RWJ%  
9. 优化@193nm |8fdhqy_  
x LGMN)@r  
 初始参数： _ME?o  
 光栅高度：80nm 1w#vy1m J  
 占空比：40% 7%W@Hr,%F  
 参数范围： 2]}e4@{  
 光栅高度：50nm—150nm ge#P(Itz  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) e}ivvs2  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 GQ}R
xu]  
|WSmpuf  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 S2?)Sb`  
 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。 B-V
  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 Y#FSU#a$<  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 }[OEtd{  
{6iHUK  
10. 优化@193nm结果 06I(01M1  
!L)yI#i4C  
 优化结果： 0oo_m6ie&  
 光栅高度：124.2nm G{0
f* cH)  
 占空比：31.6% qWJap-hb  
 Ex透过率：43.1% `[~LMV&2U  
 偏振度：50.0 r@b
a1*y0  
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。 &Qt1~#1  
(, $Lp0mB7  
 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。 ZVz*1]}  
 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。 Vu,:rPqI  
 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。 eNrwkV^  
h([qq<Lzs  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 *oAnG:J+M  
._<gc;G  
h8P_/.+g|V  
 初始参数： Rk}=SB-  
 光栅高度：80nm yn04[PN2  
 占空比：40% `3
.bux~  
 参数范围： ^?T,>ZI  
 光栅高度：50nm—150nm 0p=  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 2>im'x 5  
 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% ihIRB9  
BXr._y, cr  
 优化结果： <9`/Y"\p  
 光栅高度：101.8nm :U-yO 9!j  
 占空比：20.9% )T@+"Pw8t  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） M B,Z4 ^  
 偏振对比度：50.0 }t
edh  
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。 /_r{7Gq.  
C12y_E8Un  
12. 结论 EiWd =jDm  
s_76)7  
 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) uQkQ#'e|  
 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 @4jPaqa(  
(如Downhill-Simplex-algorithm) XNkQ0o0  
 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。 nG"Ae8r