[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。 7bVKH[  
6Y.k<oem  
1. 线栅偏振片的原理 )$pqe|,  
3c:fYE  
2. 建模任务 g
<w1d{Td  

<h~uGBS"  
#!m^EqF1_  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 iHdX  
 偏振元件的重要特性： wXYT(R  
 偏振对比度 R
(}!gv}s  
 透射率 =8]Ru(#Ig  
 效率一致性 iP9Dr<P  
 线格结构的应用(金属) QY\'Uu{  
plzwk>b_  
3. 建模任务： t`Xx\  
h9nh9a(2  
4. 建模任务：仿真参数 A~s6~  
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e}Asv  
偏振片#1: wSALK)T1{  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 QdD@[  
 高透过率(最大化) a6d|Ps.\!  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) daf-B-  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) `"xzC $  
偏振片#2: '&]6(+I>  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 zR=g<e1xe  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 ~ihi!u%~}  
 光栅周期：100nm &Ci_wDJ  
 光栅材料：钨 -H5-6w$  
o 7V&HJ[  
5. 偏振片特性 X&i" K'mV  
Sx_j`Cgy  
 偏振对比度：(要求至少50:1) 4i29nq^n  
SS;'g4h\6  
sBE@{w%  
+xr;X 9  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) mm |*  
tg~7^(s  
LsK fCB}  
a=[|"J<M  
6. 二维光栅结构的建模 nxuR^6Ai  

E/d\ebX|  
{#+'T13sx  
 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。 |A H@
W#7j  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 2\Yv;J+;  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 #vR5a}BAk  
a7]Z_Gk  
+J !1z  
NL"w#kTc()  
7. 偏振敏感光栅的分析 Yp$@i20  

(B].ppBii  
 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。 
n+'s9  
 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) Ap}`Q(.  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 ;|CG9|p
 
8. 利用参数优化器进行优化 r"lh\C|  

"W"r0"4
 

kChCo0Q>
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。 z9zo5Xc=  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 1| xKb(_l  
 在该案例种，提出两个不同的目标： 1a#R7chl  
 #1:最佳的优化函数@193nm c+<gc:#jy  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 fp"GdkO#}i  
\=@4F^U7`  
9. 优化@193nm ?z
K>[L  
t3.I ` Z  
 初始参数： +AOpB L
'  
 光栅高度：80nm :-b-)*TC;  
 占空比：40% 9kas]zQ%=P  
 参数范围： 35SL*zS@-
 
 光栅高度：50nm—150nm 42 rIIJ1A  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) DJH,#re>  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 }An;)!>(nF  
X*M--*0q'  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 ^aL> /'Y#|  
 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。 CSE!Abg  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 !p70g0+  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 MPJ0>Ly  
K`cy97  
10. 优化@193nm结果 9OM&&Ue<E  
I]N!cEr;@-  
 优化结果： R!_1*H$  
 光栅高度：124.2nm { *Wc`ZBY  
 占空比：31.6% zm^5WH  
 Ex透过率：43.1% _jk+$`[9PL  
 偏振度：50.0 l8N5}!N  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 bKPjxN?!9  
tqOx8%  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 g7]g0*gxXW  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 ?Q}3X-xy  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 ;0E[ ; L!  
ZF;s`K)  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 N_y#Y{c{(  
c *Pt;m  
4yRX{Bl|  
 初始参数： iSj.lW  
 光栅高度：80nm E&|EokSyN  
 占空比：40% v7D3aWoe  
 参数范围： _v=zFpR  
 光栅高度：50nm—150nm <+; cgF!+  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) U{-[lpd  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% ltXGm)+  
T`|>oX  
 优化结果： 7o`pNcabtz  
 光栅高度：101.8nm z_9qT"vF  
 占空比：20.9% ' ui`EL%  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） [E/^bM+  
 偏振对比度：50.0 ~=pyA#VVJ"  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求，尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 %J|xPp)  
+Ram%"Zwh  
12. 结论 wHhIa3_v  
/)xQ# yfX  
 应用的偏振分析器可以评价偏振光栅与波长和角度的关系。(同样适用于极紫外光谱范围) Ya,(J0l  
 VirtualLab参数优化工具箱提供了不同的优化方式，用以改善提高光学元件的性能 ;i;;{j@$i  
(如Downhill-Simplex-algorithm) [wjH;f>SQ  
 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。 \E2S/1p