[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。 6,5h4[eF*  
#e@NV4q  
1. 线栅偏振片的原理 [7}3k?42X  
mo^E8t.  
2. 建模任务 ,\i*vJ#f  

{^1
O  
#TNjQNg@O  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 v]M:HzP  
 偏振元件的重要特性： g7! LX[  
 偏振对比度 w
1I07 (  
 透射率 0U7Gl9~  
 效率一致性 ;~0q23{+;U  
 线格结构的应用(金属) KKsVZ~<6u  
;j9%D`u<  
3. 建模任务： C`r:jA<LC,  
I/w;4!+)  
4. 建模任务：仿真参数 AZ(zM.y!#_  
:#g.%&  
偏振片#1:  +rv##Z  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 z]9t 5I  
 高透过率(最大化) 85!]NF  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) =6U5^+|d  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) C&yZ`[K  
偏振片#2: jOT/|k  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 lW5Lwyt8  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 x_~_/&X5  
 光栅周期：100nm IM1&g7Qs2  
 光栅材料：钨 $,K@xq5  
f+9WGNpw  
5. 偏振片特性 c@g(_%_|2  
/)kJ iV  
 偏振对比度：(要求至少50:1)
ogIu\kiZ  
|@_<^cV110  
`V9bd}M%~;  
J.R]) &CB  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) w=]A;GgA  
xxs +=.2  
:|9vMM^$  
uD(C jHM>  
6. 二维光栅结构的建模 D]_6OlIE#'  

v' t'{g%  
>>$L vQ  
 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。 }>M\iPO.]*  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 rmggP(  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 |Ogh-<|<  
@U!&XZ]h  
7>z {2D  
R +@|#!  
7. 偏振敏感光栅的分析 :rM2G@{  

`^#4okg]  
 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。 0S:&wb  
 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) U%pB  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 adu6`2*$  
8. 利用参数优化器进行优化 C&Qt*V#,  

D7nK"]HG;l  

f3Zf97i  
 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。 [_jw8`  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 d BB?A~  
 在该案例种，提出两个不同的目标： y0Gblza  
 #1:最佳的优化函数@193nm 
XY{N"S8  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 ZxSnqbyA*  
9<0yz?b':  
9. 优化@193nm -BP10-V  
Y2tVq})!  
 初始参数： 7k,BE2]"  
 光栅高度：80nm #lMcAYH,  
 占空比：40% va_u4  
 参数范围： ^[.}DNR95(  
 光栅高度：50nm—150nm S`YT"|~  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) lr4wz(q<9  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 Odwf7>  
xTuJ~$(  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 3O;H&  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 st
* sv}  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 2]?=\_T  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 @:RoYvk$  
i`e[Vwe2x@  
10. 优化@193nm结果 ]e),#_M  
K"VcPDK  
 优化结果： 6)0.q|Q  
 光栅高度：124.2nm @gbW:  
 占空比：31.6% d)V8FX,t  
 Ex透过率：43.1% 4v/MZ:%C`  
 偏振度：50.0 T8Mqu`$r  
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。 )EB+(c~E  
Ph]b6  
 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。 qD*y60~]zz  
 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。 .xwskzJ3  
 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。 6QA`u
*  
MvZa;B  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 "~r)_Ko  
'WhJ}Uo
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%w[Z/  
 初始参数： >v, si].  
 光栅高度：80nm ?R)dxuj  
 占空比：40% 9vyf9QE;  
 参数范围： @Q,Q"c2  
 光栅高度：50nm—150nm %m dtVQ@  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) n"RV!{&  
 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% L(C`<iE&3  
$m#^0%  
 优化结果： nS3Aadm  
 光栅高度：101.8nm l3p :}A  
 占空比：20.9% =q]!"yU[d  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） 9MfU{
4:;I  
 偏振对比度：50.0 6 /YJA*  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求，尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 kd!?N  
W9w*=W )Z  
12. 结论 xE@/8
h  
[5~mP`He  
 应用的偏振分析器可以评价偏振光栅与波长和角度的关系。(同样适用于极紫外光谱范围) u$^tRz9  
 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 ;$&\:-6A#  
(如Downhill-Simplex-algorithm) -GFZFi  
 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。 PlH~um[J