[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） ,pq{& A  
5 waw`F  
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。 vMSW$Bx ;  
|0bc$ZY:  
1. 线栅偏振片的原理 0;~yZ?6_F  
+TN9ujL6@  
2. 建模任务 *!:QdWLq  

%@ mGK8  
Nq8@Nyp  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 ,D80/2U^  
 偏振元件的重要特性： c\cZ]RZ  
 偏振对比度 tPuut\ee  
 透射率 h3u1K>R)  
 效率一致性 eukA[nO7G  
 线格结构的应用(金属) IGj`_a  
KA]*ox6j;  
3. 建模任务： S+x_c4 T  
ul5|.C  
4. 建模任务：仿真参数 m8R=?U~!S  
,[48Mspp  
偏振片#1: `?s.\Dh  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 7CvD'QW /  
 高透过率(最大化) c"gsB!xh  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) x.DzViP/
  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) !ZtSbOC'  
偏振片#2: _; ]e@  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 NVIWWX9?  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 &hZwZgV+3  
 光栅周期：100nm )JgC$ <  
 光栅材料：钨 ]j.k?P$U}  
G`]w?Di4  
5. 偏振片特性 _Sj}~H  
~o15#Pfn/  
 偏振对比度：(要求至少50:1) :iY$82wQ  
(fk5'  
CyM}Hc
&w  
hol<dB  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) y62%26 [  
A! 6r/   
BD;H   
zjM/M  
6. 二维光栅结构的建模 -6EK#!+  

cqL(^R.  
)r!e2zc=Q  
 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。 jMpa?Jp1  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 RR25Q.c  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 NCt
~9xS.  
M'jXve(=yF  
]rX9MA6  
H7IW"UkBR  
7. 偏振敏感光栅的分析 o'UHStk
 

i2F(GH?p[  
 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。 e6P[c=m #  
 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) $B _Nc*_e  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 Lx+`<<_dJ  
8. 利用参数优化器进行优化 F1u)i  

e@ oWwhpE  

.H;B=nd*  
 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。 9Q[>.):  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 W);W.:F  
 在该案例种，提出两个不同的目标： #EwK"S~  
 #1:最佳的优化函数@193nm %Y',|+Arx  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 @ ^.*$E5  
sd!sus|( R  
9. 优化@193nm 5+L8\V9;  
~mA7pOHj  
 初始参数： BlaJl[Piv  
 光栅高度：80nm f-+.;`H)T  
 占空比：40% fv==Gu%{  
 参数范围： ~%P3Pp  
 光栅高度：50nm—150nm M_&4]\PkCy  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) qX@9N=g`#O  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 |\{Nfm=:%  
P6HGs? *  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 Kq7C0)23  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 Mo|yv[(K,  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 YN^jm  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 [$:@X V(  

*gSO&O=  
10. 优化@193nm结果 `vEqj v  
4<Kgmy  
 优化结果： 5&(3A|P2  
 光栅高度：124.2nm EI
K*49b2  
 占空比：31.6% xMsGs  
 Ex透过率：43.1% G+C}<S}  
 偏振度：50.0 h#O"Q+J9n  
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。 \\s?B K  
*H*\gaSh  
 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。 UT;4U;a,m  
 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。 V/&o]b  
 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。 5G oK"F0i  
EE9v
k*[@C  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 "aA_(Ydzj  
^BNp`x;;`  
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!|]#J  
 初始参数： >]?Jrs  
 光栅高度：80nm <i7agEdZD  
 占空比：40% \CwtX(6.  
 参数范围： nrbazyKm  
 光栅高度：50nm—150nm bQV("~#  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) *I/A,#4r  
 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% *#GDi'0  
N6BNzN}-P  
 优化结果： |Cq8%  
 光栅高度：101.8nm oB}K[3uB:t  
 占空比：20.9% '2xcce#  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） 4JSZ0:O  
 偏振对比度：50.0 &/DOO ^  
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。 R(GmU4  
|Z!@'YB  
12. 结论 BDp:9yau  
R9q0,yQW
 
 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=|'6)k2  
 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 )1K! [W}t  
(如Downhill-Simplex-algorithm) }M?|,N6  
 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。 1V0sl0i4