[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。 Xo]QV.n  
JfS:K'  
1. 线栅偏振片的原理 STmn%&  
{Bk9]:'$5  
2. 建模任务 ZWH?=Bk:  

~=qJSb  
G?e"A0,  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 YcW[BMy5h  
 偏振元件的重要特性： '#K:e  
 偏振对比度 SZW+<X  
 透射率 C,T9xm  
 效率一致性 T7`9[  
 线格结构的应用(金属) =@$G3DM  
ZS[(r-)$F  
3. 建模任务： Blv!%es  
e]R`B}vO  
4. 建模任务：仿真参数 6z3 Yq{1  
9fp@d  
偏振片#1: mGR}hsQpn  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 aVsA5t\zi  
 高透过率(最大化) Gu} `X23  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) ~^jdiy5  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) @*SgeLeL  
偏振片#2: VbR/k,Co  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 ue8Cpn^M  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 Z
'sAu#C  
 光栅周期：100nm dm;H0v+Y'  
 光栅材料：钨 &
E|2-
)  
pUtd_8  
5. 偏振片特性 v_-S#(  
_cra_(b  
 偏振对比度：(要求至少50:1) PAG.],"D  
q0|u vt"  
#>~<rcE(  
:C6  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) i oCoFj  
g=w,*68vuy  
rUZRYF4C  
:EOx>Pf_9)  
6. 二维光栅结构的建模 Q|40 8EM  

qFEGV+  
zO#{qF+~;  
 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;co53.+P)  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 =2&/Cn4  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 Nu!(7  
eeIaH >  
J[E_n;d1  
%jaB>4.A:  
7. 偏振敏感光栅的分析 ~3k& =3d]  

W_k;jy_{9  
 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。 C9l5zb~D  
 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) e.pm`%5bO  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 R?aE:\A  
8. 利用参数优化器进行优化 6u-@_/O5R3  

QoZ7
l]^  

K:PzR,nn  
 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。
bi
wV7<  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 dD6I @N)X  
 在该案例种，提出两个不同的目标： l5sBDiir%  
 #1:最佳的优化函数@193nm ]3.Un
,F  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 RQ?T~ASs  
97"dOi!Wh  
9. 优化@193nm  LW?Zd=  
Hya  ";'  
 初始参数： Wxjv=#3  
 光栅高度：80nm QuuR_Ao?c'  
 占空比：40% Uh.XL=wY  
 参数范围： cG|)z<Z  
 光栅高度：50nm—150nm om3$=  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) (hywT)#+  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 p^^
Ai  
s|3@\9\  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 *2MM  
 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。 cY/!z  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 EJqzh
i5  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 V,,/}f'  
|12Cg>;j*n  
10. 优化@193nm结果  &tb  
_
ED,DM  
 优化结果： V>#iR>w_4,  
 光栅高度：124.2nm 5+
U2@XV  
 占空比：31.6% Y-(),k_Q:  
 Ex透过率：43.1% nnBgTtsC]  
 偏振度：50.0 }5n((7@X  
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。 /m,0H)w1  
n^QOGT.s6`  
 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。 )tQG5.to  
 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。 @g|Eb}t  
 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。 6bL+q`3>  
J"w!Q\_  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 UN`F|~@v  
U^_'e_)  
wv,,#P  
 初始参数： $@_7HE3  
 光栅高度：80nm /BWJ)
6#H  
 占空比：40% ?f+w:FO  
 参数范围： U_a)g
X  
 光栅高度：50nm—150nm fn|l9k~<O  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) % '>S9Ja3  
 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% '"}|'J  
66\0JsT?3  
 优化结果： 7^k`:Z  
 光栅高度：101.8nm myH:bc>6  
 占空比：20.9% K?')#%Z/{#  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） oRM EC7!A0  
 偏振对比度：50.0 m:TS .@p  
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。 N"|^AF  
]ABpOrg  
12. 结论 (_ov_3  
bwM>
#@H  
 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) SdUt
AC2  
 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 _I_Sq,Z#  
(如Downhill-Simplex-algorithm) qF6
YH  
 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。 8?']W\)