[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） PvOC5b  
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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。 $N.`)S<  
ujx-jIhT_  
1. 线栅偏振片的原理 cCng5Nq,c  
|>sv8/!  
2. 建模任务  ~u/@rqF  

H%.zXQ4}n  
TU%"jb5  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 @P70W<<  
 偏振元件的重要特性： (UW6F4:$  
 偏振对比度 U1^l+G^,~  
 透射率 w#{l4{X|  
 效率一致性 :,C%01bH|l  
 线格结构的应用(金属) ze"~Ird  
Z t`j\^4n  
3. 建模任务： -lp"#^ ;  
5^|"_Q#:
 
4. 建模任务：仿真参数 2}`R"MeS  
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偏振片#1: !"(u_dFw  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 DNho%Xk  
 高透过率(最大化) F^sw0 .b  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) P7>IZ >bw  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) 1#!@["  
偏振片#2: *SGlqR['\e  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 >x?2Fz.  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 0o;~~\fq.  
 光栅周期：100nm Hd*Fc=>"Y  
 光栅材料：钨
tJ1-DoU  
4Bo<44-,  
5. 偏振片特性 r9;`  
_@|fva&s,;  
 偏振对比度：(要求至少50:1) T:n<db,Px  
zn[QvY  
g =x"cs/[  
SEU\}Ni{  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) Xv*}1PZH  
(. H]|  
{tmKCG  
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6. 二维光栅结构的建模 |<2 *v-a  

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e7's)C>/'  
 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)(*0c  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 E4i@|jE~)  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 pDmK  
n`QO(pZ6+  
1(#RN9   
CnQg*+  
7. 偏振敏感光栅的分析 U%n,XOJ  

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 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。 5R"
2Wd  
 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) rx}*u3x=  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 D8EeZUqU  
8. 利用参数优化器进行优化 /Bm#`?(ia  

y-<$bA[K~  

t,1in4sN  
 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。 zw< 4G[u  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 OuNj:  
 在该案例种，提出两个不同的目标： P!9;} &  
 #1:最佳的优化函数@193nm 44Q9*."  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 )]tvwEo  
,FY-d$3)  
9. 优化@193nm yz8-&4YRNd  
quY "  
 初始参数： {&0mK"z_  
 光栅高度：80nm [jy0@Q9  
 占空比：40% =g >.X9lr  
 参数范围： ]79~:m[C  
 光栅高度：50nm—150nm x'zihDOI  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) CJm.K  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 / =-6:L  
wLpkUa  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 _HLC>pH~#  
 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。 |G)Y8 #D  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 5cgo)/3M@}  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 YsZ{1W  
bI#<Ee0nJ  
10. 优化@193nm结果 ):^ '/e
 
3;y_qwA  
 优化结果： %V31B\]Nz7  
 光栅高度：124.2nm %v_IX2'  
 占空比：31.6% {s,^b|I2#U  
 Ex透过率：43.1% eN2dy-0  
 偏振度：50.0 (*MNox?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。 wLY#dm  
"Wo
.8  
 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。 Y~:
}l9Qs  
 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。 OI*ZVD)J  
 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。 KS b(R/T  
1B6C<cL:sU  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 A%h~Z a  
*X~B-a|nJ  
|O57N'/  
 初始参数： ;CA ?eI  
 光栅高度：80nm pF|8OB%  
 占空比：40% qZXyi'(d  
 参数范围： v#iFQVBq  
 光栅高度：50nm—150nm $pjf#P8U  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) Cca6L9%  
 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% K2*1T+?X  
Y 5Qb4Sa  
 优化结果： D*CIE\+  
 光栅高度：101.8nm =E&24  
 占空比：20.9% "|F.'qZrm  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） ]}p2Tp;1  
 偏振对比度：50.0 %I_&Ehu  
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。 ==nYe{2  
SrdE>fNbs  
12. 结论 Hr /W6C  
hN& yc  
 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) *4-r`k|@>/  
 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 +Y^-e.UO  
(如Downhill-Simplex-algorithm) h0T< :X  
 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。 2IKxh