[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。 2(c<U6#C'l  
) 1lJ<g#  
1. 线栅偏振片的原理 kV*y_5g  
S% JNxT7'  
2. 建模任务 M[:O(  

YH/S2D  
AzHIp^  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 {toyQ)C7  
 偏振元件的重要特性： el <<D  
 偏振对比度 /2g)Z!&+L  
 透射率 Ft3N#!ubl  
 效率一致性 tb-OKZq  
 线格结构的应用(金属) Q3B'-BZe  
Eg@R[ ^T  
3. 建模任务： uznoyj6g  
8CHb~m@^$  
4. 建模任务：仿真参数 Bg+<*z-?e  
ATYQ6E[{MV  
偏振片#1: Nw9-pQ  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 7,V!Iv^X  
 高透过率(最大化) E
e t+
 
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) 8w{#R{w  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) n:5O9,umZ  
偏振片#2: l|@/?GaH  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 q|47;bK'  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 Gt\K Ln  
 光栅周期：100nm ,z?<7F1q=  
 光栅材料：钨 Vu|Br  
XEf&Yd  
5. 偏振片特性 4b3F9  
s T :tFK\  
 偏振对比度：(要求至少50:1) :$SRG^7md  
%nDPM? aO  
H6%!v1 u  
O?C-nw6kP  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) z:r
u68
 
D,}'E0  
}5o~R~H  
j=xtnIq  
6. 二维光栅结构的建模 3<zTkI  

'f=)pc#&g  
w-0O j  
 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。 #lBpln9  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 ?l\gh
1{C  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 a`EGx{q(  
LH3N}J({  
*!r\GGb  
| Q1ubS  
7. 偏振敏感光栅的分析 Wvut)T  

h9Tf@]W   
 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。 5o
T2)yz  
 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)
5O;a/q8"  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 SCfkv|hO  
8. 利用参数优化器进行优化 -CU7u=*b  

u/!mN2{Rd  

a O"nD_7  
 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。 e\d5SKY  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 XvA0nEi  
 在该案例种，提出两个不同的目标： #czyr@  
 #1:最佳的优化函数@193nm %|D\j-~  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 c5B_WqjJ  
T}w*K[z $  
9. 优化@193nm @Q$/eL  
9?g]qy,1)  
 初始参数： Z5*(W;;  
 光栅高度：80nm (Qx-KRH  
 占空比：40% 5|6z1{g8  
 参数范围： 86^ZY
h  
 光栅高度：50nm—150nm mf*9^}l+Zn  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) Lilk8|?#W  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 ^O$[Y9~*  
`G ;Lz^  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 (v'lb!j^#  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 H%01&u  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 vHI"C %  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 PO%yWns30o  
ziLr }/tg  
10. 优化@193nm结果 Y&05 *
b"  
_V7^sk!  
 优化结果： i"sYf9,  
 光栅高度：124.2nm /4"S}P>f  
 占空比：31.6% q*RaX 4V  
 Ex透过率：43.1% ?2<6#>(7a  
 偏振度：50.0 tRUsZl  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 hBfzU\*0H  
k9_VhR|!  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 (!>g8=`"  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 eX l%Qs#Y  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 ]:E! i^C`Z  
#hE3~+i  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 QzFv;  
g]iy-
,e  
3U9+l0mBa  
 初始参数： soqNzdTB2  
 光栅高度：80nm P7>C4rmQ  
 占空比：40% L"[wa.<  
 参数范围： S)'q:`tZo  
 光栅高度：50nm—150nm #o"HD6e  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) X,!OWz:[  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% |{/O)3  
+{Jf]"KD  
 优化结果： h[`Op#^x3  
 光栅高度：101.8nm .f92^lu9  
 占空比：20.9% { Sliy'  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） eZ.0,A*1B1  
 偏振对比度：50.0 2`FsG/o\T~  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求，尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 (fGJP*YO  
Etr8lm E  
12. 结论 ZvnZ}t>?  
DT(Zv2  
 应用的偏振分析器可以评价偏振光栅与波长和角度的关系。(同样适用于极紫外光谱范围) %*Z2Gef?H  
 VirtualLab参数优化工具箱提供了不同的优化方式，用以改善提高光学元件的性能 Lx
:9@3'7'  
(如Downhill-Simplex-algorithm) -< dMD_  
 通过选择合适的评价函数(包括参数权重)可使优化更加合理化，并满足独立的要求。 )V$!