[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。 Ys%'#f  
b=G4MZQ  
1. 线栅偏振片的原理 <(?' s9  
5\3 swP_7  
2. 建模任务 `GS cRhbh  

cdDY]"k  
l.uN$B  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 )*W=GY*  
 偏振元件的重要特性： bq: [Nj  
 偏振对比度 p9Z].5Pd"  
 透射率 Cy6%S).c
 
 效率一致性 OQ,}/  
 线格结构的应用(金属) 4uPH  
(H2ylMpQt  
3. 建模任务： ~f .y:Sbb  
nfa_8  
4. 建模任务：仿真参数
0W_mCV  
y,V6h*x2  
偏振片#1: @o60c  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 M6&~LI.We=  
 高透过率(最大化) n_1jHJo  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) +\srZ<67  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) },v&rkwR  
偏振片#2: G"{4'LlA  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 @]E]W#xAn  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 D/cg7  
 光栅周期：100nm C_-%*]*,j  
 光栅材料：钨 ,!r@9T  
{hM"TO7\  
5. 偏振片特性 f&f`J/(  
%pH)paRAP  
 偏振对比度：(要求至少50:1) C/bxfp{?  
*^uGvJXF  
H<$pHyxU  
~Po\ En  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) qg|Ox*_od"  
p%tE v  
$.``OxJk%  
b'&LBT7  
6. 二维光栅结构的建模 @`5QG2  

VZHr-z$6n  
g%ZdIKj!  
 该案例使用一般二维光栅工具，该工具嵌入在VirtualLab光栅工具箱。 b$dBV}0 L  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 "oHp.$+K  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 /9P^{OZ;y  
)sRN
!~  
'y< t/qo  
7,f:Qi@g  
7. 偏振敏感光栅的分析 !;TR2Zcn  

`(P "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。 )ni"qv~J  
 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) 3\,MsoAl  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 ?n2C  
8. 利用参数优化器进行优化 WUzSlZq  

cW=Qh-`jU;  

9z+vFk`  
 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。 15o9CaQw4"  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 SwyaYK  
 在该案例种，提出两个不同的目标： qI(W$  
 #1:最佳的优化函数@193nm z'?SRK5+  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 " 98/HzR  
m\_+)eI|  
9. 优化@193nm 3(MoXA*  
6euR'd^Qi  
 初始参数： ;&RUE  
 光栅高度：80nm [|y`y%  
 占空比：40% _c[|@D  
 参数范围： b*cW<vX}~  
 光栅高度：50nm—150nm )gr}<}X)B  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) KrJ5"1=  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 |Uc<;> l  
\)FeuLGL9  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 ]^Sd9ba  
 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。 , - QR  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 u9esdOv  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 $Vo/CZW7  
Lc58lV=  
10. 优化@193nm结果 lt }r}HM+  
NKRaQr  
 优化结果： k}- "0>  
 光栅高度：124.2nm V+Y|4Y&  
 占空比：31.6% g7.7E6%H  
 Ex透过率：43.1% <sm#D"GpP  
 偏振度：50.0 X7t5b7  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 
np<f,  
rdXCWK$E  
 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。 3yeK@>C  
 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。 kJHr&=VO~  
 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。 ,lrYl!,  
,Y`'myL8W  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 3
%z  
FgXu1-  
Mi;}.K0J  
 初始参数： /p[|DJoM  
 光栅高度：80nm AQE eIFH  
 占空比：40% JQ~y- lt  
 参数范围： }rO?5  
 光栅高度：50nm—150nm 5oVLv4Z9u  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) RpBiE8F4  
 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% $KoPGgC[  
x, G6\QmA  
 优化结果： 6H(fk1E  
 光栅高度：101.8nm ;b, -$A  
 占空比：20.9% @N,:x\  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间）  f$:7A0  
 偏振对比度：50.0 s-QM6*  
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。 {Q{lb(6Ba  
#Tr;JAzVjG  
12. 结论 Xz;et>UD*B  
-9=M9}eDF  
 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) CBiU#h q  
 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 BNAguAxWo  
(如Downhill-Simplex-algorithm) {DKXn`V  
 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。 @5{.K/s