[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。 ANps1w#TP  
Q !(pE&  
1. 线栅偏振片的原理 7IjQi=#:  
9s_,crq5  
2. 建模任务 %,k][V  

]._LLSzWhg  
p^'3Odd|O  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 /)>s##p*  
 偏振元件的重要特性： =%>oR  
 偏振对比度 3dRr/Ilc  
 透射率 =F;.l@:  
 效率一致性 f`&dQ,;  
 线格结构的应用(金属) d:i;z9b@to  
Ix(><#P  
3. 建模任务： 'GL*u#h  
Z"
uY}P3  
4. 建模任务：仿真参数 MC{ 2X  
j7)Ao*WN  
偏振片#1: [Ts"OPb%~  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 qvv2O1c"A  
 高透过率(最大化) T N!=@Gy  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) +fnK/%b  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) tT79p.z B  
偏振片#2: izx#
3u$P  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 \l@,B +)  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 %3$*K\Ai  
 光栅周期：100nm e@ \p0(  
 光栅材料：钨 {je-I9%OK  
aN
,M64F  
5. 偏振片特性 gL3"Gg3  
$&2UTczp  
 偏振对比度：(要求至少50:1) Zw~
+Pb  
`3Uj{w/Q:L  
e A}%C.ZR  
-Fn}4M  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) 4DOK4{4?5  
zH*KYB  
~jb"5CX  
1Zi,b
 
6. 二维光栅结构的建模 \~5C7^_  

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s|NjT  
 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。 XyOl:>%L!P  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 ku..aG`  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 q`G,L(  
]7Z{ 8)T  
e0$=!QlPr  
]]"jw{W}A  
7. 偏振敏感光栅的分析 %.z,+Zz?  

HdLH2+|P;D  
 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。 G
lpe/At  
 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) ,do58i K  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 ?SC[G-
b  
8. 利用参数优化器进行优化 YOJ6w  

N72Yq)(  

Q3y;$"  
 利用VirtualLab参数优化器可根据给定的评价函数轻松地对结构参数进行优化。 "ax..Mh\y  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 ymNnkFv  
 在该案例种，提出两个不同的目标： 1=]kWp`i  
 #1:最佳的优化函数@193nm dqX;#H}h  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 sIv)'  
VnT>K9&3  
9. 优化@193nm X7g3  
Rtjqx6-B;  
 初始参数： &V)6!,rb  
 光栅高度：80nm 0n/gd"M  
 占空比：40% 9Mgq1Z  
 参数范围： NxLXm,  
 光栅高度：50nm—150nm 8x[YZ@iM-  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) {vE
(l'  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 fkSwD(  
vhb)2n  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 @p|$/Z%R,  
 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。 ov\HsTeZ  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 ;zdxs'hJ  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 1LY8Ma]E  
WW@d:R  
10. 优化@193nm结果 )H}#A#ovj7  
:>81BuMvg  
 优化结果： W8g'lqc|  
 光栅高度：124.2nm wap3Kd>MP  
 占空比：31.6% v{<[)cr  
 Ex透过率：43.1% c)7j QA  
 偏振度：50.0 7FF-*2@  
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。 k;5Pom  
+B|7p9qy  
 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。 x3zj?-  
 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。
|D.O6?v@  
 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。 c
UO<.  
"Y=+Ls(3o(  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 > MG>=A  
tW;:-  
**>/}.%?K  
 初始参数： #pHs@uvO  
 光栅高度：80nm mw^7oO#  
 占空比：40% {w <+_++  
 参数范围： 7zTqNnPnf  
 光栅高度：50nm—150nm 1h7+@#<:a  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 2Cg$,#H  
 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% |([R'Orm  
auWXgkwZs/  
 优化结果： z5]bia,  
 光栅高度：101.8nm *U#m+@\0  
 占空比：20.9% -@&1`@):{  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） fj,m  
 偏振对比度：50.0 pA4*bO+  
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_Lo3|t i  
KTEZ4K^o=  
12. 结论 u? fTL2~  
nNmsr=y5  
 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) A-ZmG7xk  
 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 q/1Or;iK  
(如Downhill-Simplex-algorithm)  st'D
 
 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。 =xianQ<lK