[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。 ]Sh&8 #  
q_!3<.sf  
1. 线栅偏振片的原理 /Mv'fich(  
F)C8LH  
2. 建模任务 QFMS]  

-szvO_UP  
uaiG(O   
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 "QMHY\C  
 偏振元件的重要特性： LTxOq|/Cq  
 偏振对比度 TWy1)30x  
 透射率 YPN|qn(  
 效率一致性 S5j#&i  
 线格结构的应用(金属) &kP>qTI^p~  
_b+3;Dy  
3. 建模任务： m#uutomi0  
~!@a  
4. 建模任务：仿真参数 Rcu/ @j{O  
o;t{YfK  
偏振片#1: cng1k  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 s;>jy/o0 s  
 高透过率(最大化) JWLQ9UX  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) 5z0S
jQ  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) @rE>D  
偏振片#2: {L#Pdj{  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 'E9\V\bi  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 ]1X];x&e  
 光栅周期：100nm kc}e},k  
 光栅材料：钨 DwoO([&I  
'C(YUlT2?P  
5. 偏振片特性 86[TBX5'  
y8\44WKW  
 偏振对比度：(要求至少50:1) 1|2X0Xm{  
7uYJ_R  
Hg<]5  
%0L9)-R  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) gP`8hNwR  
?>2k>~xlQ  
v=!]t=P)t  
k5
((@[  
6. 二维光栅结构的建模 b?y3m +V`  

 E;k'bz  
Iu=iC.50}  
 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。 1%H]2@  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 =^NR(:SaaU  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 }.x?$C+\"  
W@#Y/L:${  
h&&ufF]D  
Nb-;D)W;B  
7. 偏振敏感光栅的分析 ^MuO;<<,.  

~i(X{^,3  
 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。 5MT$n4zKu  
 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) k\A8Z[  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 _L9`bzZj  
8. 利用参数优化器进行优化 b3W@{je  

c{zQX0  

phd,Jg[  
 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。 %6L{Z*(  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 2}K7(y!?u  
 在该案例种，提出两个不同的目标： \It8+^d@  
 #1:最佳的优化函数@193nm (z\@T`6`  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 tv5G']vO\  
525W; mu{  
9. 优化@193nm Hr:WE+'  
PE0A`  
 初始参数： kU0e;r1N  
 光栅高度：80nm I!~5.  
 占空比：40% Ab/gY$l  
 参数范围： |X0h-kX4  
 光栅高度：50nm—150nm >2TDYB|;  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 2/3,%5j_  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 ,,OO2EgZ`  
O)n"a\LD  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 P-.>vi^+  
 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。 Y:XE4v/)@L  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 2eK!<Gj  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 f.4r'^  
(w}iEm\b  
10. 优化@193nm结果 u,I_p[`E  
J4&d6[
40  
 优化结果： +iY.YV  
 光栅高度：124.2nm QX-%<@  
 占空比：31.6% BagO0#  
 Ex透过率：43.1% 8>%:MS"  
 偏振度：50.0 9Ra*bP ]1  
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。 iv*`.9TK-  
rO
HU)2  
 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。 9ldv*9v  
 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 i V3Y  
 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。 @z[,w`  
qj/ pd 7\  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 <b!nI N  
~PAF2  
p~Di\AQ/  
 初始参数： yhxen  
 光栅高度：80nm I&%{%*y  
 占空比：40% 4>x]v!d  
 参数范围： ;6P#V`u  
 光栅高度：50nm—150nm }86&? 0j.  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 2:3-mWE  
 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% %&w 8E[  
LX;w~fRr.  
 优化结果： $R6iG\
V5  
 光栅高度：101.8nm IYAvO%~  
 占空比：20.9% qz[qjGdHg  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） ;aXu  
 偏振对比度：50.0 2^RWGCEv  
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。 Vz_ac vfk^  
lOB*M!8   
12. 结论 PxE0b0eo  

{S[+hUl  
 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) VAPRI\uM;  
 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 !'scOWWn  
(如Downhill-Simplex-algorithm) a_}k^zw(  
 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。 b/;!yOF