[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） dx@-/^.  
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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。 |$ lM#Ua  
F}/S:(6LF2  
1. 线栅偏振片的原理 Su/6Q$0 t  
Tq[kl'_  
2. 建模任务 !`Hd-&}bYz  

GE%Z9#E  
S(*sw 0O@+  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 =V-|#j  
 偏振元件的重要特性： ^Dn D>h@q  
 偏振对比度 U!*M*s  
 透射率 $m-2HhqZ  
 效率一致性 WGZ9B^A  
 线格结构的应用(金属) \=ux atw  
FWG6uKv  
3. 建模任务： ~lsl@  
%1xb,g KO  
4. 建模任务：仿真参数 _n50C"X=&(  
`n@*{J8  
偏振片#1: TU,s*D&e  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 '
O_3)x5  
 高透过率(最大化) R?"q]af~  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) oldA#sA$  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) K1+)4!}%U  
偏振片#2: "AsKlKz{B  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 qGB{7-ru  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 lJ}_G>GJ  
 光栅周期：100nm ?IqQ-C)6D  
 光栅材料：钨 1Vrh4g.l  
`tA" }1;ka  
5. 偏振片特性 26I_YL,S  
Uyg5i[&X@  
 偏振对比度：(要求至少50:1) $!-c-0ub  
IYS)7`{]  
V)~.~2$  
( u\._Gwsx  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%)
_u5#v0Y  
.*Ct bGw  
C.Kh[V\Ut  
T?tgdJ  
6. 二维光栅结构的建模 p'*>vk  

C'.L20qW  
t(NI-UXBp  
 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。 6;\I))"[  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 {GK;63`1  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 M3c$=>  
diL+:H  
>~[c|ffyo/  
P2BWuhF  
7. 偏振敏感光栅的分析 8D3OOab  

j,lT>/  
 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。 nYR#  
 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) bLij7K2H  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 &_dt>.  
8. 利用参数优化器进行优化 Ui_8)z _  

Ai=se2  

r~jm`y  
 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。 \r^qL^  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 *'.|9W  
 在该案例种，提出两个不同的目标： q<[P6
}.  
 #1:最佳的优化函数@193nm u~7hWiY<2  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 lYVz3p  
X0bN3N  
9. 优化@193nm |[<_GQl  
o
{* e'4  
 初始参数： %p^wZtm  
 光栅高度：80nm W=^#v  
 占空比：40% #>b3"[ |  
 参数范围： v5!d$Vctu  
 光栅高度：50nm—150nm D0&,?  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) u]<,,  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 =9y[1t  
b~KDP+Ri  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 2,$8icM  
 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。 !;&p"E|b#  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 D.B.7-_8  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 cs,N <|  
twL3\ }N/B  
10. 优化@193nm结果 AK,J7
 
q8X feoUV  
 优化结果： gn8R[5:!V  
 光栅高度：124.2nm f=(?JT  
 占空比：31.6% Ygm`ZA y  
 Ex透过率：43.1% ~P*6ozSYpY  
 偏振度：50.0 hm84Aq= f  
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。 XX7{-Yy  
Y}t \4 di  
 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。 *g:4e3Iy  
 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。 x5,++7Tz  
 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。 mq aHwID  
oX#Q<2z*  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 3 R=,1<  
&oP+$;Y  
O,+1<.;+  
 初始参数： =e/9&993  
 光栅高度：80nm opY@RJ]  
 占空比：40% L6t+zIUc-~  
 参数范围： ^Ew]uN>,  
 光栅高度：50nm—150nm nGpXI\K  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) {'XggI%  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% lW+\j3?Z$  
ZOft.P O  
 优化结果： `_BNy=`s*  
 光栅高度：101.8nm K{x\4  
 占空比：20.9% X}=n:Ql'YY  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） "W=AB&  
 偏振对比度：50.0 3VsW@SG7N  
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。 M`. tf_x  
O}+.U<V  
12. 结论 9i'jjN  
v/Py"hQ  
 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) AJf4_+He  
 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 S/}2;\Xm  
(如Downhill-Simplex-algorithm) txJr;  
 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。 d:ARf