[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） Ui}%T]  
z_L><}H  
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。 ?xtP\~  
H`NT`BE  
1. 线栅偏振片的原理 wE#z)2?`\  
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OV2CP  
2. 建模任务 }M~[8f ]  

nrCr9#  
a<&GsDw  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 M[?0 ^ FBx  
 偏振元件的重要特性： ?V4bz2#!1O  
 偏振对比度 yQquGu  
 透射率 rIJd(=  
 效率一致性 Uw->5   
 线格结构的应用(金属) 1D)=q^\I  
nmUMg  
3. 建模任务： f9La79v  
$'Qv {  
4. 建模任务：仿真参数 xRm~a-rp  
a fUOIM  
偏振片#1: F+?g0w['  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 2Z*^)ZQB  
 高透过率(最大化) @tPptB  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) <6!/B[!O=  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) EGK7)O'W  
偏振片#2: n^%",*8gD*  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 N6%M+R/Q  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 td(4Fw||1y  
 光栅周期：100nm ~3qt<"  
 光栅材料：钨 }Z8DVTpX}  
v42Z&PO
 
5. 偏振片特性 vXeI)vFK  
+cC$4t0$^A  
 偏振对比度：(要求至少50:1) 9M1UkS$`@  
,2lH*=m;  
obSLy Ed  
6}GcMhU<r  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) )cYbE1=u8>  
/%i:(Ny  
yPVK>em5  
9Vtn62+  
6. 二维光栅结构的建模  4,?ZNyl  

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c!q(  
_BBs{47{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。 >m8~Fs0  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 =x}p>#o,J  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 jQ9i<-zc  
i|QL6e*0  
ZMmf!cKY:'  
==Bxv:6  
7. 偏振敏感光栅的分析 |RZI]H%  

w4j,t  
 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aW9Sj0ZM  
 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) e~NF}9#A  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 \Ea(f**2B  
8. 利用参数优化器进行优化 <
,I]=+A  

TqTz  

i=X B0-  
 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。 HiTj-O  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 s.XLC43Rs  
 在该案例种，提出两个不同的目标： @]X5g8h  
 #1:最佳的优化函数@193nm 
_p\O!y  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 P%Tffsl  
`nEe-w^9)I  
9. 优化@193nm ^4[|&E:  
%)!b254  
 初始参数： sL\W6ej  
 光栅高度：80nm  @t<KS&  
 占空比：40% B),Z*lpC  
 参数范围： +z?SKc  
 光栅高度：50nm—150nm OzS/J;[PO[  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) m!_*Q  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 vDcYz,  
Jj,fdP#\  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 <-F[q'!C1  
 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。 L2\NTNY  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 d0D*S?#8,C  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 M*7:-Tb]C  
@szr '&\%A  
10. 优化@193nm结果 N=~aj7B%  
%rq/&#jC  
 优化结果： ayh=@7*  
 光栅高度：124.2nm DBk]2W|i  
 占空比：31.6% J3,m{%EtNM  
 Ex透过率：43.1% s|d"2w6t  
 偏振度：50.0 !
,&{1p  
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。 E>Lgf&R#W  
C}Ucyzfr,p  
 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。 XG}9)fT  
 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。 !FHm.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。 %)p?&_  
-mY,nMDb  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 ;T*o RS  
`$i/f(t6`  
sX,S]:X  
 初始参数： "ot#g"  
 光栅高度：80nm >m#bj^F\  
 占空比：40% *5d6Q   
 参数范围： ky=h7#wdv-  
 光栅高度：50nm—150nm eH^~r{{R  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) M}x]\#MMY  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% {W$K@vuV;?  
olca Z  
 优化结果： SmVL?wf  
 光栅高度：101.8nm = ow=3Ku  
 占空比：20.9% <#~n5W{l  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） +~f=L
- >  
 偏振对比度：50.0 <P.'r,"[  
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。 G-e
SHv  
ciGJtD&P  
12. 结论 Js/QL=,  
{pk]p~  
 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) e"&QQ-q  
 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 E_T!|Q.  
(如Downhill-Simplex-algorithm) IA680^  
 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。 ;bRyk#