[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。 Ge2Klyi  
)h]+cGM  
1. 线栅偏振片的原理 cNd&C'/N  
.:?v;rYk{  
2. 建模任务 -9dZT  

x:)H Ii q/  
]'pfw9"f~  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 Zv %>m  
 偏振元件的重要特性： wH|%3@eJ  
 偏振对比度 6,=Z4>  
 透射率 gCghWg{S  
 效率一致性 D/E5
&6  
 线格结构的应用(金属) |m-N5
$\IC  
WR #XPbk  
3. 建模任务： .eN
"s'  
h ;uzbu  
4. 建模任务：仿真参数 7]rIq\bM  
hrKeOwKHU  
偏振片#1: Qf_N,Bq{a  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 lj]M 1zEz&  
 高透过率(最大化) +t,b/K(?]  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) j55_wx@cA  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) yP]>eL
TSd  
偏振片#2: j/TnKO  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 F$8:9eL,T  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 iM8Cw/DS  
 光栅周期：100nm {qw'gJmX  
 光栅材料：钨 Y^]n>
X  
YIk@{V  
5. 偏振片特性 9fX0?POG  
~m fG Yk"  
 偏振对比度：(要求至少50:1) Uc!k)o#=  
zYaFbNi  
!mK()#6  
5 SQ!^1R 9  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) h?TIxo:6/  
G+=Gc(J  
;SXkPs3q  
2(d  
6. 二维光栅结构的建模 T}!9T!(HdF  

L!JC)p.  
`RY}g;  
 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。 &~eCDlX/  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 ?sHZeWZ(  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 Nd( I RsH(  
IS8 sJ6")  
al#(<4sJ  
46vC/  
7. 偏振敏感光栅的分析 B\ 'rxbH  

|~
A*?6:@  
 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。 ;X+0,K3c  
 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) ;^:8F  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 GpPM?  
8. 利用参数优化器进行优化 ds*gL ~k^  

V(cU/Aia^  

uyEk1)HC  
 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。 Q7u|^Gu,5  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 nOyG7:  
 在该案例种，提出两个不同的目标： @~gPZm  
 #1:最佳的优化函数@193nm ,%Z&*/*Oh  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 X(Af`KOg[  
y={ k7  
9. 优化@193nm *ssw`}yE'  
UZ/LR  
 初始参数： HCr}|DxyK  
 光栅高度：80nm n$ByTmKxv  
 占空比：40% `/1rZ#  
 参数范围： Y
AR$6&  
 光栅高度：50nm—150nm * 0K]/tn<  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 6MOwn*%5k  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 h<3bv&oI .  
trwo(p  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 !_Y
%+Rkp0  
 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。 oBmv^=cH  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 @j\;9>I/  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 }vZfp5Y  
I!F&8B+|  
10. 优化@193nm结果 R;AcAJ;  
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7g  
 优化结果： &T-:`(  
 光栅高度：124.2nm ^Zs^  
 占空比：31.6% =?L16mu1&  
 Ex透过率：43.1% L7- JK3/E  
 偏振度：50.0 YeJTB}  
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。 f`vWCb  
1grcCL q  
 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。 Up-^km
 
 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。 FM3.z)>  
 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。 /slCK4vFc  
k'.cl^6Z8  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 gRs@T<k2  
LP7jCt  
:V"e+I  
 初始参数： W SvhC  
 光栅高度：80nm "pX|?ap  
 占空比：40% ci%$So2#  
 参数范围： T#E,^|WEk  
 光栅高度：50nm—150nm 0XE6Hw  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ,X| >d
 
 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% vzAY+EEx
 
%N\45nYU:  
 优化结果： 0I)eYksh  
 光栅高度：101.8nm REc90v2"  
 占空比：20.9% fZs}u<3Q)  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） NxH%%>o>  
 偏振对比度：50.0 0<-A2O),  
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。 >]Mhkf/=)  
|I]G=.*E  
12. 结论 {o'(_.{  
JWM4S4yZHR  
 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) (<`>B  
 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 UM1h[#?&V)  
(如Downhill-Simplex-algorithm) z\k6."e_&  
 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。 $W;r S7b