[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） P?j;&@$^e  
^_G@a,  
该应用案例说明了两个不同紫外光谱偏振片的参数优化，紫外偏振片具有亚波长线栅结构。两个系统具有不同的功能，如193nm工作波长和以及在期望光谱范围内效率的一致性。 {Z^q?~zC[  
w'a3=_nW  
1. 线栅偏振片的原理 (A\\s$fE/1  
v8 pOA<s  
2. 建模任务 v]hu5t  

w7QYWf'  
dc,qQM  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 zx;~sUR;  
 偏振元件的重要特性： }sW%i#CV  
 偏振对比度 ^_\%?K_u  
 透射率 sff4N>XAl<  
 效率一致性 nX
fdf-  
 线格结构的应用(金属) ,d$D0w  
Ny
l)B7/w  
3. 建模任务： K aNO&%qX  
8Cw3b\ne  
4. 建模任务：仿真参数 w7b\?]}@  
CRPE:7,D  
偏振片#1: Y
Z^mH <  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 nG0R1<  
 高透过率(最大化) kxt/I<cs  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) d
VyT`  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) ~
;ObT=  
偏振片#2: 8QQh1q2  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 2$FH+wuW  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 @IV,sze  
 光栅周期：100nm J7+[+Y  
 光栅材料：钨 [Z;ei1l  
QVo>Uit   
5. 偏振片特性 2&XNT-Qm  
L"}tJM.d  
 偏振对比度：(要求至少50:1) Q2<v: *L  
heQ
yz|o  
[I`:%y  
x.Tulo0/  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) }mpFo2  
I %|;M%B  
(h'Bz6K  
pKaU [1x?%  
6. 二维光栅结构的建模 oqbhb1D1<  

S ^$!n,  
0G`@^`  
 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。 HYl~)O>  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 vH/RP  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 afE)yu`  
Sm;@MI<@/  

U'@ ![Fp  
7QRkXs  
7. 偏振敏感光栅的分析 2d&]V]:R*  

-^q;e]+J  
 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。 a9NIK/9  
 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) K #}t
\  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 /[E2+g  
8. 利用参数优化器进行优化 kLc@U~M  

NuW6~PV  

|G_
,1$  
 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。 2}15FXgN  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 /}9)ZYMx  
 在该案例种，提出两个不同的目标： O_L>We@3E  
 #1:最佳的优化函数@193nm $$i Gs6az  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 .q1y)l-^Z  
N5zx#g  
9. 优化@193nm MV]`[^xQ5  
U9jdb9 |  
 初始参数： _=}.Sg5Q  
 光栅高度：80nm \>x1#Vr>#V  
 占空比：40% KW$.Yy  
 参数范围： 2#/23(Wc  
 光栅高度：50nm—150nm &OA6Zw/A  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) Vh>|F}%E  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 *HB 32 =qD  
}QBL{\E!  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 (2UA,  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 0s79rJ  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 d"L(eI}G  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 Kg`P@  
S|af?IW  
10. 优化@193nm结果 X ]W)D S  
g#`}HuPoE  
 优化结果： HJBGxyw  
 光栅高度：124.2nm Kp^"<%RT  
 占空比：31.6% 41P0)o  
 Ex透过率：43.1% Kwi+}B!  
 偏振度：50.0 ',/#|  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 9MH;=88q  
[XttT  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 ]>1`Fa6_  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 *6eJmbFG  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 =CO)
Q2  
Bh'!aipk  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 HB`'S7Q  
:!hO9ho  
]_|'N7J  
 初始参数： "a9j2+9  
 光栅高度：80nm {~w(pAx  
 占空比：40% V^4v`}Wgx  
 参数范围： bDudETl  
 光栅高度：50nm—150nm 3Gr"YG{,  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) dm]g:KWg  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% yYSmmgrX0  
&iZt(XD  
 优化结果： ("F$r$9S  
 光栅高度：101.8nm E)`0(Z:E  
 占空比：20.9% 5gV,^[E-z  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） zA}JVB  
 偏振对比度：50.0 M$Bb,s  
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。 ''D7Bat@  
I?E+  
12. 结论 ]uF7HX7
F  
<T;V9(66  
 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) S=lCzL;j"  
 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 $STGH  
(如Downhill-Simplex-algorithm) K F_Uu  
 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。 ~5h4 Gy)