[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。 _3^y|_!  
L=1~ f-  
1. 线栅偏振片的原理 ?g
}kb  
nX x=1*X  
2. 建模任务 *=nO  

f~gS
J<t4  
t3F?>G#y  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 V2`;4dX*2  
 偏振元件的重要特性： (.^8^uc7X  
 偏振对比度 @!H '+c  
 透射率 Sb<\-O14"  
 效率一致性 !]DuZ=  
 线格结构的应用(金属) ~Yl$I,  
E[S':Q  
3. 建模任务： H@!#;w  
(:}<xxl  
4. 建模任务：仿真参数 APHPN:v  
Y1r,2k  
偏振片#1: 4]BJ0+|mT  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 U)~#g'6:8  
 高透过率(最大化) 1i,4".h?M  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) 3q~Fl=|.
o  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) EzP#Mnz^  
偏振片#2: NNX%Bq  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 ER<eX4oU  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 ,C!n}+27  
 光栅周期：100nm 'O "kt T  
 光栅材料：钨 xyV]?~7  
?M"HX
u  
5. 偏振片特性 8t``NZ[  
F$ {4X /9n  
 偏振对比度：(要求至少50:1) =HPu{K$  
5'9.np F)  
,8`O7V{W  
|BJqy/  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) SKxe3  
h6FgS9H  
:0dfB&7  
wb+<a  
6. 二维光栅结构的建模 w a.f![  

(HSw%e  
uHrb:X!q  
 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]ZSjJ  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 W"O-L  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 nt`<y0ta
 
'?k' 6R$'\  
p,s&61]  
IDmsz  
7. 偏振敏感光栅的分析 y*|L:!   

\)GR\~z0h  
 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。 )8]3kQffJ=  
 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) UC#"=Xd4  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 #XL`S  
8. 利用参数优化器进行优化 8q*";>*  

(olLB  

o_3*;}k8  
 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。 .' IeHh  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 '{W3j^m7  
 在该案例种，提出两个不同的目标： \d$Rd")w  
 #1:最佳的优化函数@193nm UhA_1A'B  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 >gGil|I  
|P~q/Wff  
9. 优化@193nm Avd *~  
UC;=)  
 初始参数： w?/f Zx  
 光栅高度：80nm jRwa0Px(  
 占空比：40% 'M lXnHxt  
 参数范围： )?9\$^I  
 光栅高度：50nm—150nm jB/V{Y#y9@  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) cyHhy_~R  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 E6JV}`hSk  
0ZT 0
 
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 A_]D~HH  
 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。 x36NL^  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 iU,/!IQ  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 YjL t&D:IZ  
fxOE]d8v  
10. 优化@193nm结果 J[MVE4&  
}eI`
Qg  
 优化结果： [}@n*D$  
 光栅高度：124.2nm wU.'_SBfB  
 占空比：31.6% k|l5"&K~.  
 Ex透过率：43.1% 9G+y.^/6  
 偏振度：50.0 m.Twgin  
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。 ^YqbjL  

+!G4tA$g  
 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。 D|"sE>  
 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。 s?5d  
 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。 srhFEmgN7)  
4u7Cm  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 q'by
;g*m  
%5`r-F  
 Hl!1h%  
 初始参数： .byc;9M%  
 光栅高度：80nm (26Bs':M~  
 占空比：40% $>EqH?EQ  
 参数范围： TdNsyr}JG  
 光栅高度：50nm—150nm |c=d;+  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) E}Ljo  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% A}gYcc85Z  
6(,ItMbI  
 优化结果： CJ0$;et  
 光栅高度：101.8nm G]at{(^Vz  
 占空比：20.9% hJ<:-u+yk}  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） 2$iw/r  
 偏振对比度：50.0 _dJp 3D  
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。 8u/3?Kc  
s87 a%  
12. 结论 6|%^pjX5  
Vn@A]Jx^  
 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) +yt6.L  
 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 /j$$0F>s7  
(如Downhill-Simplex-algorithm) H&w(]PDh  
 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。 mf+K{y,L