[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

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。 |1d;0*HIgX  
y~)rZ-eSB  
1. 线栅偏振片的原理 LM:|Kydp3  
-!E))|A  
2. 建模任务 ,#G>&  

(yk^%  
Yk',a$.S  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 >sAZT:&gv  
 偏振元件的重要特性： 9W$d'IA  
 偏振对比度 (P;z* "q  
 透射率 G{*m] 0Q  
 效率一致性 +hdD*}qauC  
 线格结构的应用(金属) *hI  
j{,3!  
3. 建模任务： Jd_w:H.  
5>.)7D%  
4. 建模任务：仿真参数 8>.l4:`  
1 h(oty2p  
偏振片#1: rK%<2i  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 eto3dJ!R  
 高透过率(最大化) TK.a6HJG  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) 2.)@u~^Q  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) X+;
F5b9z  
偏振片#2: nenYP0  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 td^2gjr^5  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 Q+/:5Z C  
 光栅周期：100nm %)
[mbb  
 光栅材料：钨 QF/A-[V
 
h4CDZ  
5. 偏振片特性 S -j<O&h~C  
fsa  
 偏振对比度：(要求至少50:1) c)8V^7
=Q  
U~z`u&/  
l,}{Y4\G  
qJQE|VM&  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) ?c)PBJ+]  
XHuY'\;-  
Z&W|O>QTl  
=G9%Hz5~:  
6. 二维光栅结构的建模 bX#IE[Yp}  

|fdr\t#'~  
P 3uAS  
 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。 =jvM$  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 )|`eCzCB  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 CC1\0$ /  
frS1<+  
p2}$S@GD  
J<x?bIetj  
7. 偏振敏感光栅的分析 .$b]rx7$~  

grEmp9Q ?  
 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。 XQ.czj  
 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) xQ4D| &  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 4?XX_=+F|  
8. 利用参数优化器进行优化 l c)*HY
qU  

<)y44x|S'  

P9Hv){z  
 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。 ^,zE Nqg7  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 BQ
WEC,*N  
 在该案例种，提出两个不同的目标： [ P\3XSR  
 #1:最佳的优化函数@193nm fLK*rK^{"  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 v0!>":  
KZO!  
9. 优化@193nm 7"F w8;k  
D+{h@^C9Z  
 初始参数： L%`~`3%n-  
 光栅高度：80nm M.1b
RB  
 占空比：40% TkhbnO g6  
 参数范围： 5)4*J.  
 光栅高度：50nm—150nm \UFno$;mA  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) )t={+^Xe  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 ) Ph.  
=O~1L m;  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 .>>@q!!s!  
 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。 ?RGL0`Lg  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 b?7?iV4  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 fI}Z`*  
aNb=gjLpt  
10. 优化@193nm结果 Ixm<wKwW#  
LNml["   
 优化结果： CYrVP%xRA  
 光栅高度：124.2nm k:PO"<-U  
 占空比：31.6% z<c^<hE:l  
 Ex透过率：43.1% h!56?4,%Y  
 偏振度：50.0 >FPE%X0+  
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。 W>eJGZ<  
M$#
zvcp  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 x{<WJ|'
B  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 ~PaD _W#xP  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 #*q`/O5n  
/_v5B>  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 %lz\w{  
9Q-/Yh  
]]@jvU_?kS  
 初始参数： a*hOT_;#  
 光栅高度：80nm i`7{q~d=  
 占空比：40% 6FG h=~{3,  
 参数范围： )hK5_]"lmj  
 光栅高度：50nm—150nm CJg &  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) bO1J#bcZ  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% L q8}z-
?  
4q[C' J  
 优化结果： /,$;xt-J35  
 光栅高度：101.8nm 9Am&G  
 占空比：20.9% EiWy`H;  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） R'qB-v.  
 偏振对比度：50.0 %1SA!1>j  
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。 1i#uKKwE  
l5Z=aW Q  
12. 结论 -h^FSW($-R  
n[n0iz1-  
 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) l_iucN  
 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 4;Z`u.1  
(如Downhill-Simplex-algorithm) HxAq& J;xu  
 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。 A=!&2(