[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。 i<&2Ffvq  
4Jo:^JV  
1. 线栅偏振片的原理 ^WM)UZEBC  
S W  
2. 建模任务 /<y-pFTg  

J6::(0HM  
+hKQha!*  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 \.Q"fd?a_D  
 偏振元件的重要特性： {)jQbAr(G  
 偏振对比度 oIbd+6>f  
 透射率 6)DYQ^4y  
 效率一致性 3pq&TYQU  
 线格结构的应用(金属) ##yi^;3Y  
Ku&0bXP  
3. 建模任务： )zen"](cze  
{$Fg+~
 
4. 建模任务：仿真参数  a
A0aW=R  
_RjM .  
偏振片#1: K3 "co1]u  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 G|X1c}zAL  
 高透过率(最大化) R+, tn,<<  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) tjO||]I  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) .qF@ }dO
 
偏振片#2: }U+gJkY2  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 QJ pUk%Wj  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 Dth<hS,2J  
 光栅周期：100nm RI cA)I.  
 光栅材料：钨 N6yqA)z?;  
%n!s{5:F  
5. 偏振片特性 }%_x T  
1 !OQxY}f  
 偏振对比度：(要求至少50:1) %,>> <8  
(q3(bH~T)  
^K&&O{  
ZK_IK)g  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) U
3%!#E{  
UHweV:(|T  
6}{2W<  
~eqX<0hf@  
6. 二维光栅结构的建模 0B1*N_.L@  

\asF~P  
ToDN^qE+  
 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。 hGD7/qTN  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 }=7tGqfw  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 ;c<:"ad(  
3(6i6 vV  

{EZ ;  
[*8wv^  
7. 偏振敏感光栅的分析 o&gcFOM22  

j:$2,?|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。 5GT,:0  
 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) GeZw
bJ/?B  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 _W tSZmW?  
8. 利用参数优化器进行优化 >0:h(,?V  

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uZ%b6+(  
 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。 %+FM$xyJ  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 KdYT5VUM/  
 在该案例种，提出两个不同的目标： uoaF(F-  
 #1:最佳的优化函数@193nm pg*'2AT  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 d<(1^Rto  
eJ$?T7aUf  
9. 优化@193nm C[?
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7^as~5'&-  
 初始参数： aztP`S$h  
 光栅高度：80nm n4(w?,w}  
 占空比：40% Joq9.%7Q  
 参数范围： qmOGsj`#  
 光栅高度：50nm—150nm 2P@>H_JFF  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) CG$S?  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 ?GB($D=Y'&  
(Qq! u  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 VH+^G)^)W  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 RAXqRP,iw  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 -!(3fO:  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。  U7tT  
X& O o1y  
10. 优化@193nm结果 A{mbL2AxwC  
OQW#BBet@  
 优化结果： v#YO3nD  
 光栅高度：124.2nm Qf7]t-Kp  
 占空比：31.6% f(?>z!n0  
 Ex透过率：43.1% -H'_%~OV(  
 偏振度：50.0 zUIh8cAoE  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 )|uPCZdLZ  
dGP*bMCT  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 4UC/pGZY  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 JS}W4 N  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 d7$H})[^  
H:d{Sru  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 3`IDm5  
jr"yIC_  
h_*=_2|}  
 初始参数： @ g~kp  
 光栅高度：80nm V*U"OJ%  
 占空比：40% hLYSYMUb  
 参数范围： 5}e-\:J>B  
 光栅高度：50nm—150nm ~W%A8`9  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) m\"M`o B  
 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% gC<\1AIu  
8Tt2T} Y  
 优化结果： E Jq=MP  
 光栅高度：101.8nm .Z'CqBr[:  
 占空比：20.9% aE1h0`OT  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） QbxjfW"/+  
 偏振对比度：50.0 X
OJ/$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。 F@"Xd9q?  

TjgX' j  
12. 结论 `$G7Ia_ $]  
@T?:[nPf&F  
 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) C.%iQx`
 
 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 @UkcvhH  
(如Downhill-Simplex-algorithm) scJ`oc:<J  
 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。 >F Z6\