[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） 4%k{vo5i  
-U&k%X   
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。 a=m4)tjk  
v6uXik  
1. 线栅偏振片的原理 .|ZO2MCd  
u!$+1fI>  
2. 建模任务 IIj :\?r  

;UU`kk  
3a|I| NP  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 "d1~(0=6<m  
 偏振元件的重要特性： eI20)t`j  
 偏振对比度 *@;Pns]L-  
 透射率 K
K-}&N8  
 效率一致性 .J?cV;:`  
 线格结构的应用(金属) Ql2zC9C  
~m`j=ot  
3. 建模任务： pi?$h"y7Q  
B!
J~ t8  
4. 建模任务：仿真参数 Y)V)g9  
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偏振片#1: _k'?eZB  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 <c;U 0! m  
 高透过率(最大化) },eV?eGj  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) _tba:a(  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) E@.daUoB  
偏振片#2: Y6+/_$N4|  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 :'6vIPN5  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 E\/J& .  
 光栅周期：100nm \mp2LICQg  
 光栅材料：钨 >`E (K X  
i#4}xvi  
5. 偏振片特性  $I*<gn9  
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 偏振对比度：(要求至少50:1) k-CW?=  
@zs.M-F  
4:zyZu3fm  
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 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) Zb&5)&'
X  
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6. 二维光栅结构的建模 [8 I*lsS  

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8T523VI  
 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。 KA/~q"N  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 y8.3tp  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 .ri?p:a}w  
->9waXRDz)  
^1w<wB\B  
]H-5   
7. 偏振敏感光栅的分析 };m.8(}$)  

HrK7qLw7  
 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。 16-1&WuY@  
 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) QHHj.ZY  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 *KYh_i  
8. 利用参数优化器进行优化 ,R$U(,>_0  

tBjMm8lgb  

c&"OhzzJK'  
 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。 N2uTWT>  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 -n"7G%$M  
 在该案例种，提出两个不同的目标： 8+mu'RZ X  
 #1:最佳的优化函数@193nm wl Nl|+ K  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 INNTp[  
J;5G]$s  
9. 优化@193nm :"Gd;~p.  
FT;I|+H*P  
 初始参数： *|B5,Ey  
 光栅高度：80nm j V'~>  
 占空比：40% 2{A/Fbk  
 参数范围： lz:+y/+1  
 光栅高度：50nm—150nm FIN0~ 8  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ,<O|#`?"@G  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 p?,T%G+gqO  
m?y'Y`  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 G\C>fwrP_  
 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。 z^Y4:^L~I  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 ,e@707d`\  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 fX/k;0l  
Ih_=yk  
10. 优化@193nm结果 2>F`H7W  
l<UJ@XID$  
 优化结果： >jRH<|Az  
 光栅高度：124.2nm seS)`@n  
 占空比：31.6% rodr@  
 Ex透过率：43.1% :pNu$%q  
 偏振度：50.0 mNQ*YCq.  
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。 'fka?lL  
+nKf ^rG  
 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。 .B_a3K4'{^  
 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。 ' p!\[*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。 `{+aJ0<S  
fctVJ{?  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 pIgjo>K  
PS/00F/Ak  
en8l:INX  
 初始参数： ]}9D*V  
 光栅高度：80nm 9t"/@CH{  
 占空比：40% %-O[%Dy  
 参数范围： v]U0@#/p  
 光栅高度：50nm—150nm gVN&?`k*?  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) BE,H`G #h  
 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% %R-KkK<S  
3.V-r59  
 优化结果： tS sDW!!M  
 光栅高度：101.8nm b\^9::oY  
 占空比：20.9% x`Ik747^v  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） lk%W2N5  
 偏振对比度：50.0 GU]_Z!3  
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。 VN >X/  
]oE:p  
12. 结论 5tcJTz  
i1-wzI  
 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) C^9bur/  
 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 oWcBQ|   
(如Downhill-Simplex-algorithm) ]7 2wv#-  
 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。 )kt,E}609