[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） @x1%)1  
Qzqc .T  
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。 g5+7p@'fV  
3JO]f5  
1. 线栅偏振片的原理 {uU 2)5i2-  
~i ,"87$[  
2. 建模任务 03=5Nof1  

_X4!xbP  
mdW~~-@H  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 j8++R&1f]  
 偏振元件的重要特性： gl{B=NN  
 偏振对比度 .2W"w)$nuq  
 透射率 wpXgPVZT  
 效率一致性  fRB5U'  
 线格结构的应用(金属) 4
zjs!AK%  
@MiH(.Dq  
3. 建模任务： Ooc\1lX  
_ \D"E>oM  
4. 建模任务：仿真参数 nirDMw[  
O^Q,-=tA\  
偏振片#1: .5w azvA  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 =Mj0:rW  
 高透过率(最大化) ;),"M{"v  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) ^{F_a  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) ! zL1;d  
偏振片#2: eF~dQ4RZ  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 os4{0Mxu  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 h!gk s-0  
 光栅周期：100nm D:"{g|nW}  
 光栅材料：钨 ]y#3@  
s@8w-]"  
5. 偏振片特性 Kcy@$uF{2  
u0QzLi,  
 偏振对比度：(要求至少50:1) lk3=4|?zsE  
PLX>-7@  
CrC=A=e  
dOFD5}_   
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) 6gH{R$7L=  
0hY{<^"Y  
z//VlB  
=Yz'D|=t  
6. 二维光栅结构的建模 Jrxz'9qRG  

q?):oJ  
h6~$/`&]b  
 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。 >R\lqLILb,  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 kD5!}+y  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 &V7M}@  
-' g*^  
*.#oxcll  
?t](a:IX  
7. 偏振敏感光栅的分析 UC HZ2&  

=WIJ>#Go<  
 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。 rG}\Zjn{  
 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) Lfog {Vzs  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 A A^{B  
8. 利用参数优化器进行优化 \C,p
WW  

D^Jk@<*  

^r6!l.  
 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。
A@hppaP!  
 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+m }#p  
 在该案例种，提出两个不同的目标： x'<K\qp{{  
 #1:最佳的优化函数@193nm +{<#(}  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 Dre2
J<QL  
9KWuN:Sg  
9. 优化@193nm km~Ll  
rf~Y
6U?7  
 初始参数： kQ1w5mCh  
 光栅高度：80nm \K`L3*cBKK  
 占空比：40% js iSg/  
 参数范围： ApBWuXp|u  
 光栅高度：50nm—150nm ^=>Tk$ _2  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ljTBvU  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 #Cpd9|  
Guz"wY  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 *(C(tPhC  
 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。 }>)[<;M>%  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 8>hwK)av  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 )nL`H^  
^8.]d~j
 
10. 优化@193nm结果 >B]'fUt5a  
I:K"'R^  
 优化结果： q`-;AG|xF  
 光栅高度：124.2nm Pj}66.  
 占空比：31.6% k0Ol*L!p  
 Ex透过率：43.1% [!!Q,S"  
 偏振度：50.0 Tg!m`9s+  
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。 y=?)n\f  
h1'\:N`  
 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。 EoK~S\dS  
 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。 eek7=Z  
 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。 J8mdoVt  
Z&;uh_EC  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 6I@h9uIsze  
;L']e"G  
u~A6bK*  
 初始参数： y;s`P.  
 光栅高度：80nm +v=C@2T  
 占空比：40% dCRyOid$  
 参数范围： ]]zPq<b2  
 光栅高度：50nm—150nm J0@X<Lt U  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) H1} RWaJ  
 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% rqY`8Ry2M  
sBcPq SMby  
 优化结果： |`.([2  
 光栅高度：101.8nm e)(wss+d7P  
 占空比：20.9% %}%Qc6.H  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） @3zg=?3  
 偏振对比度：50.0 6oGYnu;UZ  
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。 .ev?"!Vpp9  
;qm D50:%  
12. 结论 Q)IKOt;N]  
8P|D13- Q  
 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) p,eTY[k?  
 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 =>_\fNy  
(如Downhill-Simplex-algorithm) .>WxDQIo  
 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。 dw*_(ys