[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） ;>#wU'  
u0 P|0\  
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。 
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1. 线栅偏振片的原理 BD68$y  
U [*FCD!~  
2. 建模任务 kEJj=wx  

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N|1M1EBOu>  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 ,">]`|?  
 偏振元件的重要特性： .+qQYDEw  
 偏振对比度 h xSKG  
 透射率 7/!8e.M\  
 效率一致性 mN~ci 0  
 线格结构的应用(金属) Mx&&0#;r  
%kv0Wefs  
3. 建模任务： XnDUa3  
|h-QP#]/  
4. 建模任务：仿真参数 3cFf#a#  
'U1R\86M  
偏振片#1: R(('/JC  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 9`wZz~hL"  
 高透过率(最大化) %Qc La//  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) SFO({w(  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) H#NCi~M>3  
偏振片#2: {F3xJ[  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 esHg'8?U  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 3wOZ4<B  
 光栅周期：100nm ./,/
y"x  
 光栅材料：钨 B{|8#jqY  
C3*gn}[  
5. 偏振片特性 4~y(`\0?4  
$AfM>+GQ`n  
 偏振对比度：(要求至少50:1) <%($7VMev  
G]D+Sl4<7i  
g>Y|9Y  
*194{ ep  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) 6,)[+Bl  
4NGA/ G  
>{N9kWY  
K!:azP,bZ  
6. 二维光栅结构的建模 :QpuO1Gu  

}x@2]juJ  
Q?e*4ba  
 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。
!>v2
i"  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 ^=T$&gD  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 _]yn"p  
:e]a$  
$eD.W
 
9 TvV=  
7. 偏振敏感光栅的分析 ]+(6,ct&.  

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_pw!z  
 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。 ' qWALu  
 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) V"*O=h  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 >*]Hq.&8  
8. 利用参数优化器进行优化 @{YS}&Q/  

uv=.2U46  

yOphx07 (  
 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。 {6"Ph(I1  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 (5#nrF]
 
 在该案例种，提出两个不同的目标： VSrr`B  
 #1:最佳的优化函数@193nm |o{:ZmzM  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 Zw
*v  
]DOX?qI i  
9. 优化@193nm ]e^c=O`$  
bu |a0h7e  
 初始参数： j/>$,   
 光栅高度：80nm fG}tMSI  
 占空比：40% ,8:(OB|a  
 参数范围： q<\
,  
 光栅高度：50nm—150nm {p;zuCF1  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ^.#jF#u~  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 vV[eWd.o6M  
g6Q!8  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 qR(\5}  
 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。 h!&prY
x  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 $UgA0]qn  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 o=21|z  
2W/?q!t  
10. 优化@193nm结果 ~MS\  
Db)?i?o}t  
 优化结果： 6b+b/>G0  
 光栅高度：124.2nm ]Bm/eRy"  
 占空比：31.6% Pdt6nzfr  
 Ex透过率：43.1% "iU}]e0  
 偏振度：50.0 jgbLN/_{  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 _{r=.W+w  
VG,u7A*Z#  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 RnhL< Ywu  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 ANJ$'3tg  
 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。 q0$ !y!~  
an|x$e7|?  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 T'4z=Z]w  
)+}]+xRWGj  
T(e!_VY|m  
 初始参数： _h X]%  
 光栅高度：80nm FP;Ccl"s  
 占空比：40% &m|wH4\  
 参数范围： }&n<uUDH  
 光栅高度：50nm—150nm lD"(MQV@0  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) hg+X(0  
 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% }"=AG  
wm)#[x #  
 优化结果： &K/ya7  
 光栅高度：101.8nm qxFB%KqU  
 占空比：20.9% GG@md_  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） '[C.|)"  
 偏振对比度：50.0 F{eU";D  
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。 `t_W2y
  
.2>p3|F  
12. 结论 Eo#u#IY  
J(c{y]`J  
 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) &jsVw)Ue  
 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 4g :>[q  
(如Downhill-Simplex-algorithm) CAcS~ "  
 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。 ?pn}s]*/