[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。 r
 ,,A%  
4ng*SE_  
1. 线栅偏振片的原理 e`Z3
{H}  
> AV R3b  
2. 建模任务 SY}iU@xo  

WsCzC_'j.  
y|+ltAK  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 V6ioQx=K#  
 偏振元件的重要特性： b!' bu  
 偏振对比度 WPM<Qv L  
 透射率 !OJSQB,  
 效率一致性 K!9rH>`\  
 线格结构的应用(金属) Z0e+CEzq  
m 5NF)eL  
3. 建模任务： TIa`cU`  
fV.43E  
4. 建模任务：仿真参数 Ueyt}44.e2  
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f3&pA  
偏振片#1: OQh36BM  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 ZN ?P4#ZS  
 高透过率(最大化) dkQA[/k  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) wzMWuA4vX  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) g/q$;cB  
偏振片#2: 0OMyE9jJJ  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 qt}[M|Q^r  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 `<>8tZS9"  
 光栅周期：100nm m`c(J1Et  
 光栅材料：钨 lC1X9Op  
NwG&uc+Q  
5. 偏振片特性 x./jTebeO  
7}r!%<^  
 偏振对比度：(要求至少50:1) FK#>E[[  
'+X9MzU*\  
Dg#Ab8  
7OOB6[.fu  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) ]~(Ipz2NP  
%;zWS/JhL  
fXw%2wg  
b}$m!c:<8  
6. 二维光栅结构的建模 "7)F";_(^  

C_#0Y_O  
kkrQ;i)
Z  
 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。 =dX*:An  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 ZF;S}1  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 JPUDnPr  
;:9 x.IkxC  
5Kv=;o=U  
L#u6_`XJ+  
7. 偏振敏感光栅的分析 kQIWDN  

9~,eu  
 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。 IHo6&  
 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) $vy.BYFm  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 W{;!JI7;z  
8. 利用参数优化器进行优化 mc(&'U8R0I  

`s:| 4;.  

8XJ%Yuu  
 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。 ;gm){ g  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 3 XfXMVm  
 在该案例种，提出两个不同的目标： z4-AOTo2y  
 #1:最佳的优化函数@193nm >uOc#+5M.  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 m2|0<P@k!  
.<42-IEc  
9. 优化@193nm EmY4>lr  
RFK N,oB  
 初始参数： 5[gkGKkf_  
 光栅高度：80nm dIO\ lL   
 占空比：40% q]Qgg  
 参数范围： !Q7  
 光栅高度：50nm—150nm :{66WSa@Dd  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) j9u-C/Q\r  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 (tq)64XVz  
=_yOX=g|  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 7OWiG,  
 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。 ,XA;S5FE  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 0KDDAkR5R  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 cE*|8'rSf  
|ntJ+  
10. 优化@193nm结果 @6D<D6`  
N{9<Tf*  
 优化结果： ]owH [wvX  
 光栅高度：124.2nm K5.C*|w  
 占空比：31.6% huTJ a2  
 Ex透过率：43.1% F'#3wCzt  
 偏振度：50.0 zIo))L  
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。 @W @L%<  
+bO{U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。 7k$8i9#  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 '[-/Xa['  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 K0E;4r  
2d>PN^x  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 *TXq/ 3g  
]DUH_<3"E  
-xcz+pHQ  
 初始参数： =;{S>P!I(t  
 光栅高度：80nm !J71[4t  
 占空比：40% #* Hhe>  
 参数范围： AjlG_F  
 光栅高度：50nm—150nm p5H Mg\hT  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 3Q]MT  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% ~*[}O)7#  
0?:ZERv  
 优化结果： w}1)am&pD  
 光栅高度：101.8nm 'RA[_Z  
 占空比：20.9% ^4fkZh  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） JIQzP?+?  
 偏振对比度：50.0 [)Ge^yI7  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求，尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 vn_avYwiy  
95<:-?4C;W  
12. 结论 YG8oy!Zl  
wd]Yjr#%Ii  
 应用的偏振分析器可以评价偏振光栅与波长和角度的关系。(同样适用于极紫外光谱范围) )b7mzDp(  
 VirtualLab参数优化工具箱提供了不同的优化方式，用以改善提高光学元件的性能 =['ijD4TW  
(如Downhill-Simplex-algorithm) cnc$^[c  
 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。
z]WT>4