[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） 8qTys8  
_C?hHWSf"  
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。 *Kgks4  
Rtl"Ub@HV  
1. 线栅偏振片的原理 b5vC'B-!  
J=I:CD%  
2. 建模任务 xsbE TP?  

IfAZn_  
h(_57O:  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 d.d/<  
 偏振元件的重要特性： E A1?)|}n  
 偏振对比度 .j0$J\:i  
 透射率 P@Oo$ o  
 效率一致性 IY\5@PVZ  
 线格结构的应用(金属) "$^ ~!1~  
x2\qXN/R  
3. 建模任务： g7`LEF <A  
w-MCZwCr)  
4. 建模任务：仿真参数 )yZ^[uJ}3C  
;))+>%SGCt  
偏振片#1: h2]P]@nW;W  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 'XjZ_ng  
 高透过率(最大化) y
I  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) *H2r@)Y[~  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) %RRNJf}z  
偏振片#2: 37.S\gO]  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 9-a0:bP  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 _9Te!gJ4_#  
 光栅周期：100nm qWPkT$ u  
 光栅材料：钨 s8t;.^1}  
CxW>~O:  
5. 偏振片特性 j-}O0~Jz  
7#Kn8s   
 偏振对比度：(要求至少50:1) "e>;'%W  
O;jrCB  
`e&Suyf4B  
L\"d  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) !PQ<04jA!  
+lcbi  
0znR0%~  
Js?]$V"  
6. 二维光栅结构的建模 #f]SK[nR  

Moza".fiN  
wc4{)qDE  
 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。 `l[c_%Bm  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 xOmi\VbM  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 jLm ;ty2;  
;$wVu|&  
N5 6g+,w%)  
iz PDd{[  
7. 偏振敏感光栅的分析 Y]2A&0  

j6 z^Tt12  
 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。 c-6?2\]j@  
 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) X5$Iyis  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 ;dgp+  
8. 利用参数优化器进行优化 zHRplm+i  

Aw
.qK9I  

nmKp[-5  
 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。 e6$WQd`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。 HQhM'x  
 在该案例种，提出两个不同的目标： 6O!2P  
 #1:最佳的优化函数@193nm ?%[@Qb=2  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 c`w}|d]mC  
Iit;F  
9. 优化@193nm /7^4O(iG  
B[?Ng}<g`  
 初始参数： V {ddr:]
4  
 光栅高度：80nm X\qNG]  
 占空比：40% K1yzD6[eW  
 参数范围： +VOK%8,p  
 光栅高度：50nm—150nm <R=Zs[9M1  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) z<XtS[ki
 
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 c4eBt))}V  
fuf"Ae  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 HvJs1)Wo&  
 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。 _g"<UV*H  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 F0Yd@Lk$_  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 5D//*}b,  
`1IgzKL9  
10. 优化@193nm结果 $Ri; ^pZw[  
a~y'RyA  
 优化结果： pG;U2wE  
 光栅高度：124.2nm CryBwm  
 占空比：31.6% U26}gT)  
 Ex透过率：43.1% }a(dyr`S  
 偏振度：50.0 ?)d~cJ  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 A;?|&`f  
s&3Vg7B  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 A#YrWW  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 ]Gq !`O1  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 JYHl,HH#z  
ri-b=|h2j  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 ((M>s&\y*Y  
j3E7zRm] \  
4ID5q~  
 初始参数： 8&b,qQ~  
 光栅高度：80nm 8[{ Vu0R  
 占空比：40% 28d'7El$  
 参数范围： cTTL1SW  
 光栅高度：50nm—150nm /hyN;.hpOO  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) Q*ft7$l&  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% 3AN/ H  
WCixKYq  
 优化结果： 'E""amIJ  
 光栅高度：101.8nm ge8ZsaiU  
 占空比：20.9% draN0vf  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间）  H6/$d  
 偏振对比度：50.0 gp.^~p]x  
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。 \(2sW^fY  
&&>ekG9@  
12. 结论 p H2Sbs:Tk  
pIqeXY  
 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) I51@QJX  
 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 z!9-
:  
(如Downhill-Simplex-algorithm) 1
/J=uH  
 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。 t
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