[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） 1Bg_FPu  
=EW3&+Lt  
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。 /7gi/uh~-(  
?E<c[*F05  
1. 线栅偏振片的原理 R
:/ha(+  
p<KIF>rf|  
2. 建模任务 e1unzpWN  

,=|4:F9
  
F$Q04Qw  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 ! _{d)J  
 偏振元件的重要特性： 0(gq;H5x'  
 偏振对比度 KiAcA]0  
 透射率 tz4 ]hF  
 效率一致性 2n|CD|V$ux  
 线格结构的应用(金属) =&7@<vBpy  
\"x>JW4
w  
3. 建模任务： x=]S.XI  
A59gIp*>  
4. 建模任务：仿真参数 ewnfeg1  
d~@q%-`lA  
偏振片#1: r`6:Q&&  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 /v#)f-N%zs  
 高透过率(最大化) ^ve14mbF#.  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) hj!+HHYSk  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) .!RavEg+  
偏振片#2: #`ls)-`7  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 M2@;RZ(|  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 C\Vg{&'  
 光栅周期：100nm 5~+XZA#2  
 光栅材料：钨 ?Elg?)os  
n ~,tQV  
5. 偏振片特性 h*w6/ZL1  
@{d\j]Nw  
 偏振对比度：(要求至少50:1) 2) ?q58  
NfzF.{nh  
*1A&'T2  
U)D[]BVg  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) A:# k  
"aq'R(/`c  
)TJS4?  
Rc[0aj:  
6. 二维光栅结构的建模 Br5o7(AE  

W5pb;74|  
'6-$Xq0^E  
 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。 }Hcx=}j  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 Yr+23Ro  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。  HpW 42  
B_^]C9C|  
cpZc9;@IC  
7J*N_8?2  
7. 偏振敏感光栅的分析 DWiBG  

F{m{d?:OA  
 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。 'g)n1 {  
 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) h7yqk4'Lq  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 b]Z@^<_E  
8. 利用参数优化器进行优化 :c.JhE3D  

l7}g^\I  

<l,o&p,>|c  
 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"{<%e  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 `BY&>WY[  
 在该案例种，提出两个不同的目标： K'5'}Lb5k  
 #1:最佳的优化函数@193nm $m| V :/  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 f{&bOF v  
y$W
|~ H   
9. 优化@193nm ^%>kO,  
(Ddp|a"b  
 初始参数： LnsD  
 光栅高度：80nm )?aaBaN$  
 占空比：40% :a
AEJ  
 参数范围： kv{}C)kt3  
 光栅高度：50nm—150nm &^".2)zU  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) K>/%X!RW  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 EbY,N:LK  
Ms^dRe)  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 aA'TD:&p1  
 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。 W"q@Qa`Bm  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 G$M9=@Ug  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 Nw_@A8-r  
b~m2tC=A
W  
10. 优化@193nm结果 Cby;?F6w  
/=?x{(B>  
 优化结果： 0&+k.Vg  
 光栅高度：124.2nm V$`Gwr]|n  
 占空比：31.6% dl-l"9~;  
 Ex透过率：43.1% Guw}=l--YR  
 偏振度：50.0 3VO2,PCZ  
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。 c}Z6V1]QP  
fV>CZ^=G  
 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。 !^oV
 #  
 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。 g=L]S-e  
 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。 DOS0;^f  
||7x;2e  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 VosZJv=  
<W8t|jt  
1/+C5Bp*  
 初始参数： '@|_OmcY  
 光栅高度：80nm 0oZsb
\  
 占空比：40% Jzji&A~  
 参数范围： *D}0[|O  
 光栅高度：50nm—150nm 4S"\~><  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) !LMN[3M_  
 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% f 3V Dv9(  
Z%zj";C G  
 优化结果： !)"%),>}o  
 光栅高度：101.8nm LsEXM-  
 占空比：20.9% ok^d@zI  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） *K!|@h{60  
 偏振对比度：50.0 ,j
;m!V  
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。 <~ad:[  
{^
mNJ  
12. 结论 $E<Esf$  
d<!3`qe  
 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) .;y#  
 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 Ars687WB  
(如Downhill-Simplex-algorithm) 4'j sDcs  
 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。 H&1[nU{?>