[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。 G$~hAZ  
L
l,nt  
1. 线栅偏振片的原理 >f;oY9 {m  
9gZS)MZ  
2. 建模任务 VotI5O $  

buHUBn[3)  
=wa5\p/  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 5^Lb
c.h  
 偏振元件的重要特性： Z#K0a'  
 偏振对比度 "T}HH  
 透射率 rWBgYh  
 效率一致性 3>^B%qg6  
 线格结构的应用(金属) 4ijZQ  
D~TK'&  
3. 建模任务： s3~6[T?8  
l_fERp#y  
4. 建模任务：仿真参数 0IsnG?"  
6X$\:>  
偏振片#1: iT1HbAT]  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 jQ(%LYX$  
 高透过率(最大化) [U7r>&  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) vY,]f^F"  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) {[+Q\<  
偏振片#2: |D8c=c%  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 "azrcC  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 eT8h:+k  
 光栅周期：100nm |mz0 ]  
 光栅材料：钨 X<H+Z2d  
ZaFqGcS~  
5. 偏振片特性 WW~QK2o-@  
w_q=mKu  
 偏振对比度：(要求至少50:1) ?\a';@h  
mPi{:  
v2mqM5Z  
";59,\6  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) jLBwPI_g  
Q\$cBSJC1  
!i=k=l=  
||4++84{  
6. 二维光栅结构的建模 Zr;(a;QKs  

l" H/PB<.  
79U7<]-!  
 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。 +L#):xr  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 a#,lf9M  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 7JP.c@s  
6r)qM)97  
u8[jD^
 
f/=H#'+8  
7. 偏振敏感光栅的分析 Umk!m] q  

N_E:?Jo  
 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。 k12mxR/  
 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) hC2Ra "te)  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 B4# gT  
8. 利用参数优化器进行优化 82z<Q*YP
 

5W?r04  

rW9ULS2d  
 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。 $qhVow5~  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 O.P:~  
 在该案例种，提出两个不同的目标： K7d]p0d'  
 #1:最佳的优化函数@193nm <' b%  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 H
d=!  
!rgdOlTR^  
9. 优化@193nm p:^;A/D  
]i:O+t/U  
 初始参数： jo
=,j/,l  
 光栅高度：80nm `LCxxpHi|  
 占空比：40% NU|T`gP  
 参数范围： xBMhk9b^0  
 光栅高度：50nm—150nm M7n|Z{?(  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) :+|os"  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 <rFY$ ?x  
c-^\YSDMN  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 Z(-@8=0  
 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。 m/W)IG>  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 4*9:  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 u-E*_%y  
b7bbrR8  
10. 优化@193nm结果 NFcMh+qnK  
vZpt}u  
 优化结果：  $mG&4Y  
 光栅高度：124.2nm `ynD-_fTN  
 占空比：31.6% #x|h@(y|  
 Ex透过率：43.1% I- 
X|-  
 偏振度：50.0 !B{N:?r  
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。 *.9.BD9  
YWPAc>uw,  
 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。 3pKr {U92  
 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。 w/HGmVa  
 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。 YkLEK|d  
B?r[|  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 Awad!_VdHS  
ef=LPCi?  
P:yMj&)  
 初始参数： 3M{/9rR[  
 光栅高度：80nm Yxt`Uvc(^h  
 占空比：40% +9mnxU>  
 参数范围： T6ajWUw  
 光栅高度：50nm—150nm )0JXUC e  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 'WG%O7s.  
 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%
skn`Q>a  
tA2I_WCl  
 优化结果： =?f\o*J)  
 光栅高度：101.8nm .q1OT>  
 占空比：20.9% "p~1|?T  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） jnuovM!x~  
 偏振对比度：50.0 KS/1ux4x  
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。 {g *kr1JM  
p`3pRrER  
12. 结论 Fss7xP'  
r~uWr'}a}  
 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) b"y][5VE  
 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 daIt `}s  
(如Downhill-Simplex-algorithm) joh=0nk;D  
 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。 nJ`JF5tI