[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。 mz3Dt>  
OJ<V<=MYZ  
1. 线栅偏振片的原理 Uq(fk9`6  
(CY#B
%*
 
2. 建模任务 +w(B9rH  

#9q ]jjH E  
G4J)o?:m@  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 OTWp,$YA=  
 偏振元件的重要特性： 2h`Tn{&1/  
 偏振对比度 eJ60@N\A  
 透射率 jJe?pT]o  
 效率一致性 bfKF6  
 线格结构的应用(金属) Vv*](iM  
BSyS DM  
3. 建模任务： \s,~|0_V  
Eu$hC]w  
4. 建模任务：仿真参数 RFLw)IWkL_  
hfRxZ>O2  
偏振片#1: 6Vu)  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 mh,a}bX{  
 高透过率(最大化) x\K,@  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) !5>PZ{J  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) f_|=EQ  
偏振片#2: fmv,)UP  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 S.*LsrSV  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 $SdpF-'  
 光栅周期：100nm v`r*Yok;`  
 光栅材料：钨 oGz5ZDa#  
Up\ k67  
5. 偏振片特性 qR9!DQc'  
vg*~t3{L  
 偏振对比度：(要求至少50:1) @ [%K D  
*fQn!2}=(  
y*#+:D]o*  
#E4|@}30`  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) mD;ioaE  
mtVoA8(6  
oe[f2?-  
3% O[W  
6. 二维光栅结构的建模 b-YmS=*  

}[SYWJIc  
;.3 {}.Y  
 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。 R#HX}[Hb  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 * 5(%'3
 
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 7 /XfPF  
-b=Aj8h  
t
/h,-x  
Jj~|2Zt  
7. 偏振敏感光栅的分析 @oQ"FLF.  

a.fdCI]%  
 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。 Q 6dqFnz  
 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) /?u]Fj  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 Qn)AS1pL+  
8. 利用参数优化器进行优化 }gKJ~9Jg  

$ U-#woXa  

Mt&n|']`8  
 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。 Zhc99L&K  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 j5rMY=|F  
 在该案例种，提出两个不同的目标： gB]jLe  
 #1:最佳的优化函数@193nm T%w5%{dqJ  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 ?b\oM v5y  
UvuAN:'  
9. 优化@193nm @x_0AkZU  
ku
GaOO  
 初始参数： mEyIbMci  
 光栅高度：80nm {2U3   
 占空比：40% {TaYkuWS  
 参数范围： C0CJ;   
 光栅高度：50nm—150nm SZ~lCdWad  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ~#7uNH2  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 ^;wz+u4^l  
O"J"H2}S  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 !1Nh`FN  
 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。 rTim1<IXR  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 r`Dm;
@JU  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 ywA7hm  
'1X^@]+6  
10. 优化@193nm结果 |BXp`  
b"w@am>&  
 优化结果： */4hFD {  
 光栅高度：124.2nm f( <O~D  
 占空比：31.6% K?>sP%m)  
 Ex透过率：43.1% co-1r/ -O  
 偏振度：50.0 Cng_*\=O  
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。 4<Kxo\\S  
uzIM?.H  
 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。 {+V ]@sz  
 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。 AOef1^S=  
 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。 +%Z:k  
.9vt<<Kwh  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 ijKQ`}JA  
f6 s .xQ  
?RS4oJz,5g  
 初始参数： Xh}G=1}  
 光栅高度：80nm 2?:'p[z"]  
 占空比：40% Ok<,_yh  
 参数范围： yatZAl(B  
 光栅高度：50nm—150nm U^]@0vR  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) m$7C{Mr'  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% `nY.&YT  
m]c1DvQb  
 优化结果： Adgfo)X5  
 光栅高度：101.8nm 6W:FT Pt44  
 占空比：20.9% OxUc,%e9P  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） p-
H}NQ\  
 偏振对比度：50.0 9+ |W;  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求，尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 NDJP`FI  
O`T_'.Lk  
12. 结论 |XV`A)=f  
t<"%m)J  
 应用的偏振分析器可以评价偏振光栅与波长和角度的关系。(同样适用于极紫外光谱范围) I@TH^8(  
 VirtualLab参数优化工具箱提供了不同的优化方式，用以改善提高光学元件的性能 }$LnjwM;,  
(如Downhill-Simplex-algorithm) {7%(m|(  
 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。 taMcm}*T1