[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） A?@@*$&  
Vy|6E#U  
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。 #-GJ&m8  
}`NU@O#  
1. 线栅偏振片的原理 /P 2[:[w  
g9Yz*Nee<  
2. 建模任务 A'%1ZQ33O  

Tc+gdo>G  
.%82P(  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 bUY>st'  
 偏振元件的重要特性： jU5}\o
P@  
 偏振对比度 SnYLdwgl  
 透射率 L-9~uM3@\  
 效率一致性 I=!rbF;Z  
 线格结构的应用(金属) Y1arX^Zb  
Zo
B{x*IH  
3. 建模任务： oY=q4D  
d|iy#hy"_  
4. 建模任务：仿真参数  PTS]7  
/NFz4h=>  
偏振片#1: aceZ3U>W  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 w\19[U
3  
 高透过率(最大化) Y+3!f#exm  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) @EoZI~  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) E~kG2x{a  
偏振片#2: 8#
&q$kE  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 3.)b4T  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 Q_vW3xz  
 光栅周期：100nm ~RD+.A  
 光栅材料：钨 4&cL[Ny  
.{S8f#p9T  
5. 偏振片特性 <s@-:;9~  
3! ~K^Z]  
 偏振对比度：(要求至少50:1) [q
oXMuC|P  
[+Y{%U  
_pH{yhA  
Gc$gJnQio  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) g_Im;1$  
-TV?E%r  
ayBRWT0  
Oi} T2I  
6. 二维光栅结构的建模 7_# 1Ec|;  

5IKL#V`3a  
="d*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。 j8K,jZ  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 wl1m*`$  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 dC<LDxlv  
tV/Z)fpyH  
CD0VfA>Z  
J/A[45OD  
7. 偏振敏感光栅的分析 x|KWyfOS  

s9oO%e<  
 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。 :3$}^uzIq  
 偏振片最重要的几个特性可直接进行选择(如偏振度、透射率和反射率) T%R:NQf  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 aV1lJ;0  
8. 利用参数优化器进行优化 p#K
W$OQ]8  

H7[6yh  

Q7bq  
 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。 Q# ?wXX47  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 aJqeD'\>  
 在该案例种，提出两个不同的目标： A*tKF&U5  
 #1:最佳的优化函数@193nm \b*X:3g*  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 m%#`y\]I  
26n^Dy>}  
9. 优化@193nm /VHi>  
19q{6X`x  
 初始参数： rx:z#"?I  
 光栅高度：80nm V|MY!uV  
 占空比：40% =iHiPvP0  
 参数范围： xdy^^3"  
 光栅高度：50nm—150nm
+2C?9:bH  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) z{]?h cY  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 ,572n[-q  
Rb}KZ+o"Z  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 DD
d|T;8  
 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。 Zt E##p  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 a1N!mQ^  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 B8I4[@m>w\  
W2wpcc  
10. 优化@193nm结果 G&f7+e  
4QJ8Z t  
 优化结果： %G3sjnI;l  
 光栅高度：124.2nm jQj,q{eA  
 占空比：31.6% iz]rFNR  
 Ex透过率：43.1% #Tp]^ n  
 偏振度：50.0 3,aN8F1;C  
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。 34|a:5c  
?HHzQ4w%{  
 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。 pz doqAVI  
 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。 EqM;LgE=  
 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。 #<CIFV
H  
;Pb8YvG1$  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 F#+.>!  
84&XW  
0NO1M)HQv  
 初始参数： CL7Nr@  
 光栅高度：80nm d @rs3Q1z  
 占空比：40% UU@fkk  
 参数范围： -g`IH-B  
 光栅高度：50nm—150nm ;8B.;%qkL  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) `EMi0hm&H  
 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% q'(z #h,cv  
gX} g  
 优化结果： 3#.\  
 光栅高度：101.8nm )%JD8;[Jq  
 占空比：20.9% b7h+?!H]R  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） .
`C V^\  
 偏振对比度：50.0 SQ#7PKH  
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。 C9KWa*3  
-fIc
4u[  
12. 结论 [6gO  
MC=G"m:_  
 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) hG Apuy  
 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 RIhOR8)  
(如Downhill-Simplex-algorithm) &2.+Igo|G  
 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。 Rrqg[F+