[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。 |[ymNG  
DYJ F6O  
1. 线栅偏振片的原理 yF&"'L  
A.aUWh  
2. 建模任务 vf=b5s(7Q  

8+ P)V4}  
g5gq{KlU  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 teO%w9ByY  
 偏振元件的重要特性： ~J}{'l1{yf  
 偏振对比度 czMThm  
 透射率 Y
#9dVUS  
 效率一致性 _~?N3G  
 线格结构的应用(金属) 3snr-)   
F]e]  
3. 建模任务： | |=q"h3(  
/&g5f4[|p  
4. 建模任务：仿真参数 qJ).;S{AAt  
cNi)[2o7  
偏振片#1: N=e-"8  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 N/ 7Q(^  
 高透过率(最大化) V) #vvnq  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) xh$1Rwa  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) ZP>KHiA  
偏振片#2: "pdq_35  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 biTET|U`$  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 86bl'FdKS  
 光栅周期：100nm 8]!%mrS  
 光栅材料：钨 6%/@b`vZ  
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5. 偏振片特性 N# o" W  
dac?b(  
 偏振对比度：(要求至少50:1) RcQo1  
qJY'"_Q{  
Lq#>N_72W0  
3z^l  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) }pP<+U  
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E;[ANy4L  
9,h'cf`F  
6. 二维光栅结构的建模 E^uWlUb{  

9.F+)y@  
}yde9b?F  
 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。 de.!~%D  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 K8,fw-S%  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 nJ!`^X5I  
J&%d(EJM  
u="VJ3
 
eGZ{%\PH<  
7. 偏振敏感光栅的分析 %O$4da"y  

Z:Hk'|q}I  
 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。 oz!;sj{,D  
 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) $S~e"ca1  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 PCxv_Svf  
8. 利用参数优化器进行优化 'g<0MOq{  

obUX7N  

B^W0Ik`m  
 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。 9(.P2yO  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 V~rF`1+5N  
 在该案例种，提出两个不同的目标： Ol8ma`}Nq3  
 #1:最佳的优化函数@193nm .Rq|F  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 [cSoo+Mlx  
2Z3c`/k  
9. 优化@193nm X{SD3j=G#  
aE0yO#=   
 初始参数： h=uv4&  
 光栅高度：80nm 'je=.{[lWt  
 占空比：40% XWQp-H.  
 参数范围： <mE)&7C  
 光栅高度：50nm—150nm zY@|KV"^r  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 1:I47/  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 
]AlRu(  
vi+k#KE  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 GT|=Kx$;  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 F<wwuCbF  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 vh8{*9+  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 RIXUzKLO  
KsZXdM/  
10. 优化@193nm结果 N :E7rtT,M  
Og8
:  
 优化结果： n GE3O#fv  
 光栅高度：124.2nm ;M '?k8L  
 占空比：31.6%  r"s <;  
 Ex透过率：43.1% ]ee%=+'  
 偏振度：50.0 ^cO^3=  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 !"\UT&  
ZJz6{cY  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 \wY? 6#;  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 \TM%,RC3K  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 V!=1 !"}OG  
g0-hN%=6  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 Rn={:u4  
cES3<`[K  
9;3f`DK@2k  
 初始参数： Z/=x(I0  
 光栅高度：80nm nKn,i$sO/.  
 占空比：40% ZRYs7 4<  
 参数范围： Rg! [ic !  
 光栅高度：50nm—150nm Z{/0P  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) *Q bPz4,"  
 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% Z2d,J>-  
a}l^+  
 优化结果： 7[)4k7  
 光栅高度：101.8nm fDo )~t*~  
 占空比：20.9% |ToCRM  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） a@
_.uD  
 偏振对比度：50.0 SJhcmx+  
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。 (Sc]dH  
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12. 结论 Yrp WGK520  
j>s>i  
 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) !( xeDX  
 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 >U@7xeK  
(如Downhill-Simplex-algorithm) B9;dX6c  
 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。 )]Xj"V2