[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） @ u+|=x];  
8"i/wMP]  
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。 !R74J=#(  
i j/o;_  
1. 线栅偏振片的原理 dQ<(lz
S~  
u
f]Y^,2  
2. 建模任务 &:No}6  

V9T 4+  
Fj^AWv^/  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 gLD{1-v  
 偏振元件的重要特性： ^X&)'H  
 偏振对比度 "y$ qrN-  
 透射率 MqdB\OW&  
 效率一致性 xl8#=qmCD  
 线格结构的应用(金属) J)*8|E9P  
nWGR5*e:  
3. 建模任务： Fc'[+L--Q  
VjB*{,  
4. 建模任务：仿真参数 /PqUXF  
W`x)=y]Z  
偏振片#1: uoCGSXsi  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 PBrnzkoY  
 高透过率(最大化) OR;&TbWF(R  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) bnr|Y!T}Bi  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) BFh
$.+D  
偏振片#2: @6b[GekZ<  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 *S4aF*Qk  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 gI{ =0  
 光栅周期：100nm ;Iq5|rzDn  
 光栅材料：钨 lsY `c"NW>  
M/#U2!iFk  
5. 偏振片特性 -!TcQzHUs  
JYV\oV{  
 偏振对比度：(要求至少50:1) v9rVpYc"  
#ZWl=z5aBi  
io2@}xZF  
Gw{+xz KJ  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) ao$):,2*  
7|Dn+=  
zMGzReJ  
xNX'~B^4d  
6. 二维光栅结构的建模 fY_%33_I$  

PN &|8_  
v=p0 +J>  
 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。 "w&/m}E,[  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 {eR9 ;2!  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 lzDdD3Ouc  
?Y3@"rdR  
o&$hYy"<.L  
^|?1_r  
7. 偏振敏感光栅的分析 nxQ}&n  

!SF^a6jT  
 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。 9m8ee&,  
 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) M|r8KW~S)  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 0d4cE10  
8. 利用参数优化器进行优化 G{o+R]Us  

j=ihbR^]Tl  

KlUqoJ;"  
 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。 Rla4L`X;  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 O]qPmEj  
 在该案例种，提出两个不同的目标： bulboyA&#
 
 #1:最佳的优化函数@193nm  $Nu)E  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 uD(t`W"  
z-@-O  
9. 优化@193nm ?N>pZR  
m r4b  
 初始参数： r1Z<:}ZwK  
 光栅高度：80nm % {Q-8w!  
 占空比：40% <&U!N'CE  
 参数范围： D9-Lg%  
 光栅高度：50nm—150nm 0JXqhc9'  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) cNj*E =~;  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 &N\[V-GP2G  
W-D[z#)/Y  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 2[up+;%Y  
 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。 5AOfp2O  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 xR908+>5  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 a)9
rs\Is{  
]a/'6GbR  
10. 优化@193nm结果 R2LK.bTVn  
m:{tgcE  
 优化结果： *{5>XH{ x  
 光栅高度：124.2nm ~>%DKJe  
 占空比：31.6% %;O}FyP  
 Ex透过率：43.1% Wsm`YLYkt!  
 偏振度：50.0 5f{|"LG&  
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。 G$5m$\K  
%S#WPD'Y  
 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。 >5Lexj  
 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。 FFe)e>bH  
 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。 <4mQ*6  
~m`!;rE  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 {$fsS&aPg  
A/ 0qk  
s#^pC*,'  
 初始参数： 1r571B*O  
 光栅高度：80nm +v15[^F  
 占空比：40% >V!LitdJ  
 参数范围： j>'B[  
 光栅高度：50nm—150nm _N'75  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) arh@`'Q  
 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% qY# d+F,t  
jJ++h1 K  
 优化结果： J70D+  
 光栅高度：101.8nm zk=\lp2  
 占空比：20.9% 3s(Ia^  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） }*kJ-q&0  
 偏振对比度：50.0 X~RH^VYv  
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。 ]k+m=OR{/  
T9)wj][ .  
12. 结论 "=|t~`  
+LzovC@^  
 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_>2Q  
 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 JBcY!dy-d  
(如Downhill-Simplex-algorithm) -G b-^G  
 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。 -(;LQDG |