[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） SL\y\GaV  
ND55`KT4  
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。 Aiks>Cyi23  
400Tw`AiJ  
1. 线栅偏振片的原理 WP@JrnxO\`  
%L\{kUam  
2. 建模任务 hA1gkEM2o  

o~.o^0Y  
U3|&Jee  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 .iP G/e  
 偏振元件的重要特性： N9JgV,`  
 偏振对比度 */5<L99v  
 透射率 ofPF}  
 效率一致性 ?;r8SowZ7  
 线格结构的应用(金属) ]dGr1ncu  
TH(Lzrbg  
3. 建模任务： e2-70UvW^  
H?=pWB  
4. 建模任务：仿真参数 Gkodk[VuLs  
k}f<'g<H  
偏振片#1: z7t'6Fy9'  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 [nN\{"~O  
 高透过率(最大化) hV>4D&<  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) kP}hUrDX5  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) JW%/^'  
偏振片#2: z"s%#/#  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 1W}nYU  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 %];h|[ax]  
 光栅周期：100nm .cH{WZ  
 光栅材料：钨 q(jkit~`A  
9#EHXgz  
5. 偏振片特性 ,3J`ftCV  
<9d-Hz  
 偏振对比度：(要求至少50:1) 7$1fy0f[l  
2Pem%HE~P  
N)vk0IM!  
~3'OiIw1@  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) !HdvCYB>  
XYK1-m}2  
zU4V^N'  
ax72ehL}  
6. 二维光栅结构的建模 0U~;%N+lv  

=YXe1$ $  
t> x-1vf%  
 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。 ?2?S[\@`0U  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 ]M+VSU  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 zldfRo\wl  
l}Q"Nb)  
QX/X {h6  
[w&#+h-q  
7. 偏振敏感光栅的分析 m{bZRkt  

I+Ncmg )>  
 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。 ?u_gXz;A  
 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) !^
)wPmk  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 tp6csS,  
8. 利用参数优化器进行优化 X6LhM
 

M1/M}~  

[5?4c'Ev  
 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。 fr}1_0DDz  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 T}L^CU0  
 在该案例种，提出两个不同的目标： E-yT  
 #1:最佳的优化函数@193nm lC'{QUC  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 (|0.m8D~D  
~Ho{p Oq  
9. 优化@193nm :jt;EzCLg%  
V>b2b5QAH,  
 初始参数： KP[NuXA`  
 光栅高度：80nm *#&k+{a^2  
 占空比：40% qj~flw1:  
 参数范围： <*s"e)XeqF  
 光栅高度：50nm—150nm 
ID67?:%r  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) Usa+b A  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 csH2_+uG  
GXDC@+$14  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 fD1?z"lo  
 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。 qP~WEcH`[  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 1R0ffP]  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 gM4Pj[W  
)E'Fke  
10. 优化@193nm结果 QGs1zfh
*  
D(y+1^>  
 优化结果： aq3~!T;W  
 光栅高度：124.2nm /@ y;iJk;  
 占空比：31.6% aWyUu/g<A`  
 Ex透过率：43.1% XDPL;(?  
 偏振度：50.0 '3A+"k-}mh  
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。 /b{o3, #.M  
PG{i,xq_B{  
 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。 "-w^D!C  
 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。 \7pipde  
 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。 ldA!ou7  
PJzc=XPU  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 ]UDd :2yt  
10p8|9rE}B  
` ^DjEdUN  
 初始参数： Vclr)}5  
 光栅高度：80nm 3Jk[/.h  
 占空比：40% k`Nyi)AGe  
 参数范围： Vy__b=ti?  
 光栅高度：50nm—150nm PU W[e%  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) {Fbg]'FQ
 
 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% > 2#%$lX6  
4SgF,ac3r  
 优化结果： }91*4@B7  
 光栅高度：101.8nm 5iVQc-m&  
 占空比：20.9% l^\(ss0~  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） v:E;^$6Vn  
 偏振对比度：50.0 i3#'*7f%j  
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。 Y9
F)`17  
Hkdf$$
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12. 结论 H@GE)I>^@  
@Mm/C?#*O  
 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) i}v9ut]B  
 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 2-~|Z=eGW  
(如Downhill-Simplex-algorithm) ;j{7!GeKa  
 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。 ]4`t\YaT