[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。 >xqM5#m`E$  
<@G8ni  
1. 线栅偏振片的原理 fuUm}N7  
gd7^3q[$h  
2. 建模任务 fY,|o3#  

}tG3tz0%fX  
+ H_WlYg-  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 UG;Y^?Ppe5  
 偏振元件的重要特性： HN6}R|IH  
 偏振对比度 Nc)J18  
 透射率 >?lOE -}^  
 效率一致性 F%d\~Vj  
 线格结构的应用(金属) -c%dvck^,  
2HD]?:Fk7  
3. 建模任务： R@iUCT^$  
amWD-0V  
4. 建模任务：仿真参数 .]x2K-Sf  
-|S]oJy  
偏振片#1: LD>\#q8a*  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 @+LfQY  
 高透过率(最大化) )IL #>2n?  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) B@y(.  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) Ju2l?RrX  
偏振片#2: \HZ9S=  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 ?GA&f2]a  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 /) 4GSC}Gg  
 光栅周期：100nm 4|?{VQ  
 光栅材料：钨 *sw7niw  
S4^N^lQ]  
5. 偏振片特性 23!;}zHp  
X2|Y  
 偏振对比度：(要求至少50:1) nH|,T%  
D*P
Yr{z'  
L!Cz'm"Nl  
^].jH+7i*  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) DZS]AC*  
iRV~Il#~!  
6K`c/)  
@|}BXQNd  
6. 二维光栅结构的建模 e({9]  

4+;$7"fJ  
;Q;[*B=kE  
 该案例使用一般二维光栅工具，该工具嵌入在VirtualLab光栅工具箱。 -]uUYe c  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 WLa!.v>  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 +!IQj0&'Y3  
}A=y=+4j  
<*!i$(gn  
v1JS~uDz  
7. 偏振敏感光栅的分析 a]Eg!Q  

z4#(Ze@u~_  
 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。 LQ11ba  
 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) IP
`6bMd  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 ;22l"-F  
8. 利用参数优化器进行优化 Uxfl_@lJ  

7uorQfR?  

&3F}6W6A  
 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。 ^9OUzTF  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 1n5(S<T  
 在该案例种，提出两个不同的目标： DZ7 gcC  
 #1:最佳的优化函数@193nm ,#FLM`  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 B vo5-P6XY  
~\)qi=  
9. 优化@193nm 1OLqL
 
RO;Bl:x4  
 初始参数： 8P7"&VY
c8  
 光栅高度：80nm ?"#%SKm  
 占空比：40% u] :m"LM  
 参数范围： 99$ 5`R;  
 光栅高度：50nm—150nm eI.2`)>  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) -9
!.m  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 RIu~ @  
f4-a?bp  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 ]5~s"fnG  
 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。 ?Xdak|?i  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 BqDKT  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 >Rvx[`|O!m  

<IW#ME  
10. 优化@193nm结果 WW+l'6.  
}bN%u3mHws  
 优化结果： t?o,RN:  
 光栅高度：124.2nm DRqZ,[!+
 
 占空比：31.6% b" xmqWa  
 Ex透过率：43.1% MMB@.W  
 偏振度：50.0 J"=1/,AS  
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。 Om{l>24i.\  
6sIL.S~c)  
 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。 3nT Z)L }  
 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。 43?^7_l-  
 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。 +^*iZ6{+7  
SN4Q))dAU  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 D=:04V}2+  
D7Y)?Z5A;  
&g2 Eptx#  
 初始参数： !fBF|*/  
 光栅高度：80nm 0 a]/%y3V  
 占空比：40% z <mK>$  
 参数范围： 6v,z@!b  
 光栅高度：50nm—150nm f.24:Dw,  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) {t};-q!v$j  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% ^[%%r3"$C  
eC5$#,HiC  
 优化结果： 8/)qTUx:  
 光栅高度：101.8nm ;8!Z5H  
 占空比：20.9% eh,~^x5  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） ARcv;H 5  
 偏振对比度：50.0 G:x*BH+  
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。 qV5DW0.  
s1|/S\
  
12. 结论 pJN${  
Y#!h9F  
 应用的偏振分析器可以评价偏振光栅与波长和角度的关系。(同样适用于极紫外光谱范围) XqM3<~$  
 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 =^H4Yck/5  
(如Downhill-Simplex-algorithm) fgihy  
 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。 cRX~z