[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。 Km%]1X7T6  
*]. 7dec/  
1. 线栅偏振片的原理 s6ZuM/Q  
tf=6\p  
2. 建模任务 =
4vy@7/  

9V'%<pk''(  
_ ?TN;  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 )}''L{k-  
 偏振元件的重要特性：  NO2XA\  
 偏振对比度 t#yk->,  
 透射率 ^aIPN5CK  
 效率一致性 PUz*!9HC  
 线格结构的应用(金属) 5(Cl1Yse=r  
]fm'ZY&  
3. 建模任务： 3ovWwZ8&  
+cWLjPD/}  
4. 建模任务：仿真参数 .v]IJfRH*  
T\:4qETQF]  
偏振片#1: SIe="YG]<  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 lackB2J9 A  
 高透过率(最大化) NnO~dRx{  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) 8{Q<N%Jnu  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) B6=ebM`q  
偏振片#2: cy*?&~;  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 jy7\+i  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 a!
(4Ch  
 光栅周期：100nm sJ\BF  
 光栅材料：钨 <3(LWxw  
3yANv?$a  
5. 偏振片特性 #w;v0&p
 
l_3`G-`2  
 偏振对比度：(要求至少50:1) d[[]PX  
_my"%@n  
r}Ohkr  
MU>k,:[  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) y@]_+2Vo  
du+y5dw  
T _M!<J  
\:R%4w#Jv  
6. 二维光栅结构的建模 =6xrfDbN8  

#XK2Ien)Z  
X$%'  
 该案例使用一般二维光栅工具，该工具嵌入在VirtualLab光栅工具箱。 1m+p;T$  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 S(QpM.9*  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 Yi .u"sh]  
WJ)z6m]  
M]
<?k]_p  
832v"kCD  
7. 偏振敏感光栅的分析 ()`7L|(`;q  

9s_vL9u  
 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。 L9-h;] x!  
 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) Ok{*fa.PK  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 g"Ljm7  
8. 利用参数优化器进行优化 m[i
+knYX  

~0?mBy!-O  

%?LOs H  
 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。 NHB4y/2  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 h a|C&G  
 在该案例种，提出两个不同的目标： INUG
*JC6  
 #1:最佳的优化函数@193nm 0?sRDYaX;c  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 _\=`6`b)  
qd+h$
"p  
9. 优化@193nm sLh
==V;9  
UU'|Xz9~  
 初始参数： iM2W]  
 光栅高度：80nm syk!7zfK  
 占空比：40% za#s/b$[  
 参数范围： @|LBn6q  
 光栅高度：50nm—150nm El<]b7  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) V7#Ffi  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 >tTj[cMJl  
6cpw~  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 dlU'2Cl7d  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 :!/gk8F|dI  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 qL5{f(U4<  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 Q#^Qv.s?K  
dX\.t<  
10. 优化@193nm结果 x??pBhJH  
jxiC Kx,G  
 优化结果： ~CtL9m3tO  
 光栅高度：124.2nm J%V-Q>L  
 占空比：31.6% gWrgnlq  
 Ex透过率：43.1% sBu=e7  
 偏振度：50.0 |"XPp!_uN  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 c<uN"/gi*  
RbCPmiZcH  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 pX/n)q[  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 :1
(p.q=  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 x&^_c0
fn  
!l_lo`)  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 _nD$b={g  
hOFOO_byzO  
ygeDcnvR]  
 初始参数： ?gJOgsHJP  
 光栅高度：80nm j>]nK~[ka  
 占空比：40% ,QC{3i~  
 参数范围： HQ|MhM/"  
 光栅高度：50nm—150nm I+Jm>XN  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) :gerQz4R8  
 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% V?Z.\~
 
>RPd$('T  
 优化结果： e?`5>& Up  
 光栅高度：101.8nm ?|
WoIV.  
 占空比：20.9% ?notxE7 ]  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） _2k]3z?  
 偏振对比度：50.0 M~WijDj  
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。 @S|jC2^+h  
jx.[#6e  
12. 结论 a
\IP12F?  
i:rFQ8I  
 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) CqHK%M  
 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 lrWV#`6!+  
(如Downhill-Simplex-algorithm) 8~9030>Q  
 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。 af#pR&4}