[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。 zV80r+y  
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1. 线栅偏振片的原理 ;%k%
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8dZH&G@;  
2. 建模任务 hXrvb[6  

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fglZjT  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 50R+D0^mh  
 偏振元件的重要特性： ?,8b-U#A1  
 偏振对比度 $\K(EBi#G  
 透射率 ^X;>?_Bk  
 效率一致性 T]zjJwa  
 线格结构的应用(金属) #xo&#FIH  
sO6t8)$b  
3. 建模任务： U92hv~\  
Lul?@>T  
4. 建模任务：仿真参数 uA,{C%?  
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偏振片#1: p}!pT/KmpH  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 UCWU|r<s,  
 高透过率(最大化) F>Oh)VL,Ev  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) sI'HS+~pU  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) b>(lF%M  
偏振片#2: 24T
w1'mW  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 u'b_zlW@  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 `j$d(+Gv  
 光栅周期：100nm Bx)&MYY}[[  
 光栅材料：钨 y$"L`*W  
R{B~Now3  
5. 偏振片特性 u^uG_^^,
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 偏振对比度：(要求至少50:1) ]]ZBG<#  
F"CYrt  
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QF|> N  
!;a<E:  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) [)pT{QA  
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F)w83[5_d  
6. 二维光栅结构的建模 g1|c?#fwo  

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 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。 3\G=J  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 Z(eSnV_RL  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 [ _$$P*  
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+GS=zNw#  
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7. 偏振敏感光栅的分析 ;I'/.gW;{  

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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。 $H}Mn"G  
 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) -pu\p-Z  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 ZB&Uhi  
8. 利用参数优化器进行优化 |hM)e*"  

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dDbC0} x/  
 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。 Uzn|)OfWP  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 !.$P`wKr  
 在该案例种，提出两个不同的目标： +GU16+w~E  
 #1:最佳的优化函数@193nm 5.#9}]  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 uLljM{I  
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9. 优化@193nm Wp3l>:  
y3]"H(  
 初始参数： n
0pe7/Ai  
 光栅高度：80nm HPKyAcS\  
 占空比：40%
e&4u^'+K  
 参数范围： @F^L4 N':  
 光栅高度：50nm—150nm i%8&g2  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 66^t[[  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 s.)w A`&&  
nk 9 K\I  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 4>C=:w  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 |7x^@i9w  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 j]O[I^5  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 #%"
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/exl9Ilt]  
10. 优化@193nm结果 ]?$y}  
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 优化结果： d}cJ5!d  
 光栅高度：124.2nm $ow`)?sh  
 占空比：31.6% M~F2cXW  
 Ex透过率：43.1% rxp9B>~  
 偏振度：50.0 <# r.}T.l  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 <" l;l~Y1  
-xIhN?r)  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 Ytwv=;h-  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 TbAdTmW  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 A!Ct,%   
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nHxs)  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 )ZyuF(C&  
>/kG5]zxY  
7d8qs%nA  
 初始参数： !&jgcw/E  
 光栅高度：80nm "gajBY  
 占空比：40% ={@ @`yP^$  
 参数范围： qgsE7 ]  
 光栅高度：50nm—150nm V?dK*8s  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) SSbK[aR  
 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% <?7,`P:h[  
GiO#1gA  
 优化结果： D)7$M]d%  
 光栅高度：101.8nm B5H&DqWzr  
 占空比：20.9% wK`ieHmp  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） )r,R!8  
 偏振对比度：50.0 rIfGmh%H  
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。 aC Lg~g4  
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12. 结论 ~'QeN%qadP  
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 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) VD&3%G!  
 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 't?7.#,6O  
(如Downhill-Simplex-algorithm) Il`k]XM  
 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。 )'dH}3Ba