[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。 WUn]F~Lt  
Q%`@0#"]Sv  
1. 线栅偏振片的原理 xX&+WR  
oGnSPI5KGC  
2. 建模任务 Cgk<pky1  

]nn
98y+  
&AeX   
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 t%0VJB,Q2  
 偏振元件的重要特性： BO?%'\  
 偏振对比度 ?=Z?6fw  
 透射率 KxJ!,F{>H  
 效率一致性 Uiw2oi&_  
 线格结构的应用(金属) XJ;57n-?  
G5BfNU  
3. 建模任务： m]6mGp  
yLvDMPj  
4. 建模任务：仿真参数 O m|_{  
PJ|P1O36a  
偏振片#1: gD@){Ip  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 Cv.C;H  
 高透过率(最大化) e8a+2.!&\  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) xef% d G.  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) 2*& ^v  
偏振片#2: ,]F,Uu_H7  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 0 1rK8jX  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 6xx ?A>:  
 光栅周期：100nm \;Biq`  
 光栅材料：钨 v0{i0%d,?  
<dtGK~_  
5. 偏振片特性 k(nW#*N_  
z2~til  
 偏振对比度：(要求至少50:1) D%pF;XY  
&'`g#N  
$bR~+C  
Rr]Hy^w  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) By!o3}~g  
BL}\D;+t  
jvL[ JI,b  
Ax7[;|2  
6. 二维光栅结构的建模 <)H9V-5aZ  

b2Fe<~S{  
oJz^|dW  
 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。 Q(?#'<.#  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 4xje$/_d  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 O,f?YJ9S  
YK'<NE3 4  
! n@KU!&k  
%ntRG!  
7. 偏振敏感光栅的分析 Cl7xt}I  

#=A)XlZMd  
 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。 G9cUD[GB  
 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) UB@+ck  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 /W<;Z;zk  
8. 利用参数优化器进行优化 FcU SE  

X.{S*E:$u  

^6V[=!& 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。 ;*Et[}3  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 |/{=ww8|  
 在该案例种，提出两个不同的目标： f.$af4 u  
 #1:最佳的优化函数@193nm 'zTLl8P  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 0S!K{xyR  
.W!i7  
9. 优化@193nm zRr*7G  
]2KihP8z x  
 初始参数： S2&4g/  
 光栅高度：80nm sUQ@7sTj  
 占空比：40% bWU'cw  
 参数范围： YNF k  
 光栅高度：50nm—150nm BQMpHSJ_  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) on`3&0,.  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 ^u ~Q/4  
;HO=  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 &
Ok)
:`  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 8<Av@9 *}  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 -FaJ^CN~  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 /*
mI<[xb  
E:nF$#<'N  
10. 优化@193nm结果 s.C_Zf~3  
.aQ \jA  
 优化结果： t'ql[  
 光栅高度：124.2nm @\#td5'  
 占空比：31.6% %Q|Atgp  
 Ex透过率：43.1% cVF"!.  
 偏振度：50.0 (*iHf"=\  
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。 `[ir}+S  
VMWf>ZU  
 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。 @K-">f  
 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。 q(84+{>B  
 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。 t b}V5VH  
"4{r6[dn  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 S"H2 7  
<RL]  
Qvhl4-XjZa  
 初始参数： Ysv" 6b}  
 光栅高度：80nm 3[*}4}k9  
 占空比：40% /j.9$H'y  
 参数范围： ZJiG!+-j  
 光栅高度：50nm—150nm PEZ!n.'S  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) w\O;!1iU  
 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% Cw&KVw*  
Cp0=k  
 优化结果： 0</);g}  
 光栅高度：101.8nm Y.p;1"  
 占空比：20.9% $IpccZpA  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） tKXIk9e  
 偏振对比度：50.0 sFRQe]zCcP  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求，尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 yJIscwF  
3u0RKLc\  
12. 结论 cw <l{A  
jmG~UnM  
 应用的偏振分析器可以评价偏振光栅与波长和角度的关系。(同样适用于极紫外光谱范围) LrpM\}t  
 VirtualLab参数优化工具箱提供了不同的优化方式，用以改善提高光学元件的性能 TB31- ()  
(如Downhill-Simplex-algorithm) #Gi$DMW  
 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。 do'GlU oMC