[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。 3I@j=:(%Y  
TlQu+w|  
1. 线栅偏振片的原理 <Pg4>  
rq:R6e  
2. 建模任务 *&^`Uk,[  

9YwK1[G6/  
%\Z{~(&-v  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 mtOCk 5E  
 偏振元件的重要特性： uwU;glT  
 偏振对比度 "at*G>+  
 透射率 gk1I1)p  
 效率一致性 oEGe y8?  
 线格结构的应用(金属) 2aNCcZw0  
.q"`)PT  
3. 建模任务： tn>$5}^;  
ckHHD|  
4. 建模任务：仿真参数 ^/h,C^/;  
hWP$U  
偏振片#1: Wz`MEyj  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 TGlIt<&  
 高透过率(最大化) i?.MD+f8  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) Xb@lKX5Re  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) |kB1>$  
偏振片#2: 2WE_NEpJI  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 07:CcT  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 G];5'd~C;d  
 光栅周期：100nm WPPz/c|j  
 光栅材料：钨 A'^y+42jY  
.v?Ir)  
5. 偏振片特性 vc0'x4  
c*sK| U7)  
 偏振对比度：(要求至少50:1)
Vcm9:,Xlw  
+] s"*'V$  
+l+8Z:i<  
vN=e1\  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) .'.#bH9K  
,HO~NqmB4  
# xx{}g]%  
WqlX'tA  
6. 二维光栅结构的建模 =BzyI  

?nZQTO7  
16Ym*kWIps  
 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。 } Wx#"6  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 X458%)G!(K  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 T1sb6CT  
3\j{*f$J  
,1J+3ugp&  
;<i`6e  
7. 偏振敏感光栅的分析 0n` 1GU)W  

{y-7xg~}  
 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。 #z$FxZT<b  
 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) zX*+J"x  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 X2^`Znq9  
8. 利用参数优化器进行优化 XMzL\Edo
 

DlIy'@ .  

ZU\TA|  
 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。 s wgn( -  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 f-!t31?XK  
 在该案例种，提出两个不同的目标： j{PuZ^v1  
 #1:最佳的优化函数@193nm & c a-  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 ?|Y/&/;%I  
K.'II9-{  
9. 优化@193nm .b'hVOs{  
\@6PA  
 初始参数： KFd !wZ@e  
 光栅高度：80nm 0`y;[qAG[  
 占空比：40% ?+EN.P[;3  
 参数范围： 'o
NY4.[  
 光栅高度：50nm—150nm jF4h/((|EU  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) z@5t7e)!R  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 qC<!!473?  
Ck
<g0o6  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 NgH"jg-  
 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。 ma9VI5
w  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 Ewg5s?2|  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 <tp\+v!u  
N#<h/  
10. 优化@193nm结果 p<hV7x-{  
"7Qc:<ww  
 优化结果： Okd?=*sBx  
 光栅高度：124.2nm J`F][ A  
 占空比：31.6% z=q   
 Ex透过率：43.1% 5\1C@d  
 偏振度：50.0 +Ja9p  
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。 r2,AZ+4FP  
ai/VbV'|  
 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。 ?Uz7($}  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 dno=C  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 WPbWG$Li  
9AJMm1_  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 }M%U}k]+@  
bqBgq  
&j2fh!\4  
 初始参数： ^'"sFEV7RN  
 光栅高度：80nm yj]\%3o<Z7  
 占空比：40% u[25U;xo  
 参数范围： f#9DU}2m  
 光栅高度：50nm—150nm N[G<&f9  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) {UX[SAQ  
 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% etbB;!6  
Y>eypfK"  
 优化结果： \A-w,]9^V  
 光栅高度：101.8nm )2c[]d/a4  
 占空比：20.9% [;5?=X,LD  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） oe1Dm  
 偏振对比度：50.0 Vj.5b0/(  
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。 &W1{o&  
/W !A^  
12. 结论 gB\ a  
q#W7.8 Z@  
 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) G[V?#7.
 
 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 ?cQ  
(如Downhill-Simplex-algorithm) dm4dT59  
 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。 I<Vh Eo,