[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） 3|K=%jr[  
Tr+h$M1_Ja  
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。 \,l.p_<  
[+%d3+27  
1. 线栅偏振片的原理 UH 47e  
AB2mt:^  
2. 建模任务 M<A;IOpR+  

'9-axIj70  
N)y^</Ya  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 AaVI%$  
 偏振元件的重要特性： d; mmM\3]  
 偏振对比度 3?.1~"-J  
 透射率 vo(g0Au)  
 效率一致性 @V* ju  
 线格结构的应用(金属) lL(p]!K'  
I|g@
W_  
3. 建模任务： !,? <zg  
Uz6{>OCvk|  
4. 建模任务：仿真参数 p}YI#f in/  
Qp kKVLi  
偏振片#1: vzY'+9q1.  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 $` Z>Lm*  
 高透过率(最大化) +36H%&!  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) z(g%ue\  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) =vqsd4  
偏振片#2: });cX$  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 a>o"^%x  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 Sf  024  
 光栅周期：100nm E-UB -"6  
 光栅材料：钨 _M8G3QOx  
gYTyH.  
5. 偏振片特性 @-'/__cgt  
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 偏振对比度：(要求至少50:1) R'Kt=.s<  
J)9 AnGWe  
5h`m]#YEG  
+1otn~(E  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) V";mWws+?#  
5f;n<EPy  
BFBR/d[&  
A",eS6  
6. 二维光栅结构的建模 Sm$p\ORa  

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o3Mf:;2cC  
 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。 ;[(=kOI  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 oM6j>&$b  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 99<4t$KH  
<Q2u)m'  
r5t;'eCea  
^I]LoG:  
7. 偏振敏感光栅的分析 a?5WKO  

?qju DD  
 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。 x&at^Fp  
 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) Q;4}gUmI$  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 U(U@!G)  
8. 利用参数优化器进行优化 !Tv?%? 2l  

K@B" ]6  

1TKEm9j]u  
 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。 ^'m\D;
 
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 U z"sdi  
 在该案例种，提出两个不同的目标： d; 9*l!CF  
 #1:最佳的优化函数@193nm 7=}6H3|&  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 + c`AE  
z)}3**3'y  
9. 优化@193nm ,mBZ`X@N  
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 初始参数： F"!agc2!  
 光栅高度：80nm 9/#0
?(K8  
 占空比：40% b)N[[
sOt  
 参数范围： G 0hYFc u  
 光栅高度：50nm—150nm t5xb"F   
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) M(yH%i^A  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 M)L/d_4ka  
*RBV'b  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 grr'd+_e  
 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。 "jT#bIm  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 _IWxYp  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 cgyp5\*>+  
5L F/5`  
10. 优化@193nm结果 WE0}$P:  
o7.e'1@  
 优化结果： c7\VTYT  
 光栅高度：124.2nm ]nQ+nH  
 占空比：31.6% e9&+vsRmA  
 Ex透过率：43.1% _3/ec]1  
 偏振度：50.0 y,Jh@n';|  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 6Opa{]  
f-4.WW2FN  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 P|N2R5(>T  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 C}q>YRubZ  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 n@hl2M6.x9  
um7o!yg,  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 uMvb-8  
r$ =qQ7^#  
|m)kN2w  
 初始参数： !siWEzw  
 光栅高度：80nm {6h|6.S2  
 占空比：40% i\)3l%AK]T  
 参数范围： &iqw! ud  
 光栅高度：50nm—150nm V>Fesm"aq  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) e # 5BPI  
 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% YGp)Oy}:  
zzJja/mp  
 优化结果： \:Za[6  
 光栅高度：101.8nm 7NJFWz!  
 占空比：20.9% wO7t!35  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） <J&7]6Z  
 偏振对比度：50.0 u`_*g^5q"  
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。 }$&xTW_  
RP! X8~8  
12. 结论 ,(N[*)G  
z\TLsx  
 应用的偏振分析器可以评价偏振光栅与波长和角度的关系。(同样适用于极紫外光谱范围) [k$efwJ  
 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 */(I[p  
(如Downhill-Simplex-algorithm) /1d<P! H  
 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。 s9O2k}]