[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。 ro7\}O:I  
25h.u>6@{  
1. 线栅偏振片的原理 <LQwH23@  
Ph2jj,K  
2. 建模任务 31k.{dnm  

-gH1`*YL  
K~AQ) ]pJI  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。
Q u2W  
 偏振元件的重要特性： r8+{HknB;  
 偏振对比度 draY/  
 透射率 azz6_qk8  
 效率一致性 L~SM#?z:ue  
 线格结构的应用(金属) RvvK`}/6  
tlu-zUsi  
3. 建模任务： (F~
i  
\MQ|(  
4. 建模任务：仿真参数 8.Wf^j$+{  
ZffK];D  
偏振片#1: t.c XrX`k  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 >V@-tT"^:  
 高透过率(最大化) =yOIP@  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) cF3V{b|bU  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) 5E?{>1  
偏振片#2: X*1vIs;[@  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 )U e9:e  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 |2AK~t|t  
 光栅周期：100nm 2#ND(  
 光栅材料：钨 K+TRt"W8&s  
`Q^G k{9P  
5. 偏振片特性 ]wWN~G)2lV  
f{AbCi  
 偏振对比度：(要求至少50:1) Wcl@H @  
WE 'afxgV  
^tIs57!  
p ElF,Y  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) U-#wFc2N  
?kX$Y{M}  
Q3u P7j  
4!,x3H'  
6. 二维光栅结构的建模 ihBlP\C  

BV"7Wp;  
EyA}  
 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。 ~[e;{45V  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 IQf:aX  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 i]a 5cn  
M%5qx,JQY  
NGtSC_~d  
l_5]~N  
7. 偏振敏感光栅的分析 TZTi:\nS  

k?3NF:Yy7  
 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。 $3zs?Fd`  
 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) v#{Sx>lO  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 w,> ceu/  
8. 利用参数优化器进行优化 Z0s}65BR  

XT> u/Z)  

v\PqhIy"  
 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*VG;m#  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 n=WwB(}q  
 在该案例种，提出两个不同的目标： P!3)-apP\  
 #1:最佳的优化函数@193nm NK;%c-r0v7  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 '`&gSL.1a@  
{DJ!T  
9. 优化@193nm {.qeVE{  
rg64f'+Eug  
 初始参数： '!^5GSP3&  
 光栅高度：80nm P~`
gWGC}  
 占空比：40% | s%--W  
 参数范围： S#_g/3w  
 光栅高度：50nm—150nm 3cfW|J  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致)
dU<\FW_  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 T1 >xw4uo  
#pO=\lJ
,  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 ZmeSm& hQ_  
 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。 &~)PB |  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 |fqYMhA U  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 >?>@&A/  
EK`}?>'  
10. 优化@193nm结果 E7X6Shng  
x`~YTOfYk  
 优化结果： p^QZGu-.W  
 光栅高度：124.2nm {~q"Y]?  
 占空比：31.6% Tq{+9+
 
 Ex透过率：43.1% |`vwykhezO  
 偏振度：50.0 m1H|C3u8  
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。 NU[{ANbl  
36"-cGNr{  
 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。 4'u +%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。 IlN: NS  
 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。 8*o*?1.  
d1CQ;,Df<  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 !Q[j;f   
z7TMg^9#  
mbT4K8<^  
 初始参数： `R[cM;c2  
 光栅高度：80nm v2eLH:6  
 占空比：40% `|kW%L4  
 参数范围： 8R|!$P  
 光栅高度：50nm—150nm `%S 35x9  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) I<E~=  
 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% MXQua:&HW  
oP>+2.i  
 优化结果： PgOOFRwP  
 光栅高度：101.8nm E;v#'  
 占空比：20.9% %M)LC>c  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） NJ]AxFG  
 偏振对比度：50.0 zm>^
!j !  
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。 7)Cn 4{B6  
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12. 结论 2F7(Y)  
YMSZcI  
 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) qAI%6d  
 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 KXrZ:4bg
 
(如Downhill-Simplex-algorithm) z|Y  Ms?  
 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*#@