[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。 t1 OnA#]/_  
# yAt `
 
1. 线栅偏振片的原理 {Ymn_   
ss-{l+Z5  
2. 建模任务 0AZ Vc  

lN<v
u#  
}~:`9PV)Z%  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 !eMz;GZ  
 偏振元件的重要特性： Z7V1e<E  
 偏振对比度 l <Tkg9  
 透射率 ^Cst4=
:W  
 效率一致性 .Qyq*6T3&  
 线格结构的应用(金属) V) a<)  
p[!&D}&6h  
3. 建模任务： %|I~8>m  
&_x:+{06  
4. 建模任务：仿真参数 q3z<v:=1y  

Q=)$  
偏振片#1: ~5N0=)  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 @dvlSqm)  
 高透过率(最大化) rUc2'Ct  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) [1F.   
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) bz[U<  
偏振片#2: _U?    
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 t3}>5cAxy  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 CCNrjaA  
 光栅周期：100nm 1aP3oXLL  
 光栅材料：钨 D{x'k2=  
w<!F& kQB  
5. 偏振片特性 Q( U+o-  
)[C]1N=tK  
 偏振对比度：(要求至少50:1) 1Mn=m w  
jdiH9]&U  
9. 6"C<eYt  
3
+%a  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) &G\Vn,1v  
;.Zgt8/.  
U>H"N1  
n`8BE9h^  
6. 二维光栅结构的建模 (u-K^xC  

v6uR[18  
,bzE`6  
 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。 Ngi]I#Vz  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 vMu6u .e  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 HL]8E}e\"  
Lp.dF)C\  
4 3V{q  
{e~#6.$:  
7. 偏振敏感光栅的分析 C jISU$O  

?l/VCEZP  
 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。 H(Pzo+k*  
 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) akATwSrU  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 a> qB k})  
8. 利用参数优化器进行优化 6|:K1bI)  

UCV1{  

4zKmoYt  
 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。 tAF#kBa\y_  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 >!sxX = <  
 在该案例种，提出两个不同的目标： 1[p6v4qO{  
 #1:最佳的优化函数@193nm Iz^h| n  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 S9RH&/^H  
Vl'Gi44)3"  
9. 优化@193nm TS4Yzq,f  
=\~<##sRJ  
 初始参数： ^x2zMB\t  
 光栅高度：80nm ZDny=&>#  
 占空比：40% A\ARjSdb  
 参数范围： U/}YpLgdD  
 光栅高度：50nm—150nm yUnNf 2i  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ~H`m"4zQ  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 7}#zF]vHNi  
j/
[V<  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 rDI}X?JmX  
 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。 {z#!3a  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 _cvA1Q"  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 @n,V2`"  
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j  
10. 优化@193nm结果 8=!uQQ  
fk&>2[^&  
 优化结果： IC"Z.'Ph  
 光栅高度：124.2nm VOJA}$  
 占空比：31.6% ;n,xu0/  
 Ex透过率：43.1% GHNw.<`l?  
 偏振度：50.0 2$r8^}Nj?  
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。 +~(SeTY
 
9]C%2!Ur,  
 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。
ZSWZz8  
 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。 L:j3  
 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。 a\-AGG{2/X  
=E.!Ff4~(  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 \)$:  
I'`90{I  
8Sxk[`qx\K  
 初始参数： IJ]rVty  
 光栅高度：80nm bog
3=Ig-  
 占空比：40% xO[V>Ud  
 参数范围： ^XX_ qC'1  
 光栅高度：50nm—150nm ]A%]W^G  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) +Jm~Um!  
 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% t)|~8xpP  
"7q!u,u  
 优化结果： UpaF>,kM  
 光栅高度：101.8nm ee/3=/H|;  
 占空比：20.9% 2cEvsvw>  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） %rlMjF'tG  
 偏振对比度：50.0 O!!N@Q2g  
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。  8 XQo  
.0YcB  
12. 结论  WD55(  
mW2D"-s  
 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) `>0%Ha  
 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 C
(8VXtx_  
(如Downhill-Simplex-algorithm) 9>ajhFyOhX  
 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。 jB<B_"