[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。 {9Qc\Ij  
QChWy`x  
1. 线栅偏振片的原理 T=pP  
JXkx!X_{  
2. 建模任务 2"a%%fv  

,{:qbt  
yw+]S  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 ZGH 7_K  
 偏振元件的重要特性： [>GblL  
 偏振对比度 1WqCezI  
 透射率 :kI[Pf!z  
 效率一致性 Z;~
%!  
 线格结构的应用(金属) 8wd["hga<%  
B0yGr\KJ  
3. 建模任务： _z%\53h  
g&p(XuN  
4. 建模任务：仿真参数 p@Os  
H(n fHp.3  
偏振片#1: '=+N )O  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 Z)xcxSo  
 高透过率(最大化) X$ul=iBs  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) j^
b&Q  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) YY tVp_)  
偏振片#2: 2l V`UIa  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 @+M1M2@Xz  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 +|S)Mm8-  
 光栅周期：100nm 7lF;(l^Z>}  
 光栅材料：钨 Kk=>"?&  
7\$}|b[9  
5. 偏振片特性 /KnIU|;  
_G-6G=q  
 偏振对比度：(要求至少50:1) ;9)nG,P3  
&,p6lbP  
3C=QWw?  
pK{G2]OK{U  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) 0# 1~'e  
?\4kV*/Cqz  
hA/Es?U]  
ho^c#>81  
6. 二维光栅结构的建模 8%4v6No&*  

X0ugnQ6  
*j,noHUT~>  
 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。 "S{GjOlEDF  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 &=%M("IlD  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 T<nK/lp1t  
~a7@O^q4  
QrSO%Rm1*  
jZ5ac=D&I  
7. 偏振敏感光栅的分析 A9Ea}v9:  

G~&q  
 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。 V0,5c`H c  
 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) yP-$@Ry  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 K-*ZS8  
8. 利用参数优化器进行优化 po]<sB  

*pS3xit~  

"3 2Ua3m:G  
 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。 >3p8o@:  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 [}Rs  
 在该案例种，提出两个不同的目标： ""V\hHdp  
 #1:最佳的优化函数@193nm <Cs9$J  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 Y~( 8<`^  
~QE?GL   
9. 优化@193nm 2WKIO|'  
2}P{7flDY  
 初始参数： h>xB"E|.  
 光栅高度：80nm HCktgL:E=  
 占空比：40% +m}D.u*cp  
 参数范围： %ID48_>*  
 光栅高度：50nm—150nm I L&PN`#  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) {}
Afah  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 W1M Bk[:Q  
_iqaKYT$  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 <[gN4x>'  
 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。 Y?oeP^V'u  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 |t$%kpp  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 6I]{cm  
LsMq&a-j2  
10. 优化@193nm结果 L)H/t6}i  
9j;!4AJ1t  
 优化结果： A i#~Eu*  
 光栅高度：124.2nm Kx;la  
 占空比：31.6% Aba%QQQ  
 Ex透过率：43.1% @Ko}Td&E(  
 偏振度：50.0 [4])\q^q  
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。 JsX}PVuL  
[m<8SOMG(  
 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。 +OInf_O  
 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。 -Y"2c,~pH  
 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。 tOQnxKzu  
T}'*Gry  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 [].euDrX  
zP!j {y4w  
BQgK<_  
 初始参数： +I.{y  
 光栅高度：80nm V1,4M_Z  
 占空比：40% %NhZTmWm  
 参数范围： D|C!KF (  
 光栅高度：50nm—150nm i Hcy,PBD  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ]*rK;  
 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% Jjx1`S*i  
#("E)P  
 优化结果： S;!7/z  
 光栅高度：101.8nm SmP&wNHQf  
 占空比：20.9% 2;SiH]HNS  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） `4|:8@,3{  
 偏振对比度：50.0 :{#w-oC>6P  
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。 3qp\jh=FE  
UtB~joaR  
12. 结论 CY@#_z  
Is ( Ji  
 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) &X}i%etp^2  
 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 al]-*=v7}  
(如Downhill-Simplex-algorithm) 9iK%@k  
 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。 u>03l(X6f