[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） EMmNlj6  
1[a;2xA~  
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。 7:I` ~ @m  
+%=Ao6/#  
1. 线栅偏振片的原理 v}IkY  
$[6:KV  
2. 建模任务 +T+f``RcK  

$xyG0Q.  
hUcG3IOBf  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 N't*eCi  
 偏振元件的重要特性： Mje6Q  
 偏振对比度 (01M0b#  
 透射率 [P]zdw w#  
 效率一致性 C#`eN{%.YT  
 线格结构的应用(金属) PtCwr)B,  
V{O,O,*  
3. 建模任务： 9;k_"@A6  
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4. 建模任务：仿真参数 X5cl'J(j9  
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偏振片#1: t]#y}V  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 4iBp!k7  
 高透过率(最大化) G\?fWqx  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) { ,/mQ3  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) 7@$Hua,GY  
偏振片#2: En&ESWN  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 GN /]^{D  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 ji="vs=y  
 光栅周期：100nm O7I:Y85i#O  
 光栅材料：钨 G,e>dp_cPu  
xN:ih*+,v  
5. 偏振片特性 n
s9iTU)  
r ioNP(  
 偏振对比度：(要求至少50:1) DF-`nD  
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]vMr@JM-G  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) IExo#\0'6  
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6. 二维光栅结构的建模 k]!Fh^O~,  

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Gy hoo'<  
 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。 1hw1AJ}(F  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 Zj99]4?9  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。  #:_qo  
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7. 偏振敏感光栅的分析 $-[V
)]h  

NOLw119K  
 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。 &[f.;1+C  
 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) ?D]4*qsIlu  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 "ys#%,Z  
8. 利用参数优化器进行优化 XZYpU\K  

s]Nh9h  

uIvy1h9m  
 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。 l&S2.sC
 
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 "rOe J~4 X  
 在该案例种，提出两个不同的目标： JziuwL5,  
 #1:最佳的优化函数@193nm N@lTn}U  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 9"Oz-!Y4  
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9. 优化@193nm A9' [x7N  
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 初始参数： /L\
]t  
 光栅高度：80nm hqIYo .<  
 占空比：40% !'o5X]s  
 参数范围： 0)`{]&  
 光栅高度：50nm—150nm [`nY/g:  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) o4,fwPkB  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 YjN2 ,Xi  
wYQTG*&h  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 WL$nchS9  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 P,r9<  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 M9'Qs m  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 ~N2){0j4  
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10. 优化@193nm结果 LW<DhMV  
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 优化结果： {WQH  
 光栅高度：124.2nm @RGVcfCG)  
 占空比：31.6% 1ThONrxu  
 Ex透过率：43.1% gKy@$at&  
 偏振度：50.0 EN/>f=%  
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。 ~WXT0-,  
6X2>zUHR  
 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。 }6ObQa43  
 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。 dR~4*59Bg  
 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。 vH/z|<  
X_GR{z%  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 l*_%K}%?V  
5$Lo]H*  
SQ!wq  
 初始参数： [ fvip_Pt  
 光栅高度：80nm VP[
-BK[  
 占空比：40% GWo^hIfJ  
 参数范围： ru[W?O"  
 光栅高度：50nm—150nm q}gj.@Q"  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) y57]q#k  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% [SGt ~bRJ  
e=K2]Y Q{  
 优化结果： ?&$??r^i  
 光栅高度：101.8nm Y2709LWmP  
 占空比：20.9% F F<xsoZJ  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） VeK^hz R^Z  
 偏振对比度：50.0 q] g'rO'  
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。 }%(e`[?1  
dYEF,\Z'  
12. 结论 NX7(;02  
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 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) &2IrST{d:V  
 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 P'f0KZL;  
(如Downhill-Simplex-algorithm) b<,Z^Z_  
 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。 tYV%izE