[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。 tA9(N>[*  
Alb5#tm:m  
1. 线栅偏振片的原理 z(beT e  
0"M0tA#  
2. 建模任务 [>f4&yY  

.g6(07TyV  
fpvzx{2  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 Q"H1(kG|  
 偏振元件的重要特性： p%*!]JRS  
 偏振对比度 q,eXH8 x  
 透射率 "zN]gz=OV>  
 效率一致性  ?ik6kWI  
 线格结构的应用(金属) E- rXYNfy  
&MF%zJ6  
3. 建模任务： g/m%A2M&aH  
tL@m5M%:N2  
4. 建模任务：仿真参数 x^]1m%  
dDla?)F  
偏振片#1: +Pm}_"GU  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 }g[(h=Qi  
 高透过率(最大化)  W,)qE^+  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) Oo95\Yf$N  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) }!g^}BWWp  
偏振片#2: eEkbD"Q  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 -* ;`~5  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 oGi{d5  
 光栅周期：100nm @Y2&v956  
 光栅材料：钨 })}-K7v1+  
G!IJ#|D:~  
5. 偏振片特性 O}_Z"y  
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 偏振对比度：(要求至少50:1)  ~WG#Zci-  
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IT0*~WMZ  
1(z+*`"WB&  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) &O.S ;b*+  
VR9C< tMSi  
y:8*!}fR  
I~>L4~g)  
6. 二维光栅结构的建模 oXkxd3  

)7Ed}6%  
,4%'~8'3  
 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。 ~V4&l3o  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 r-a/vx#  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 jVp
k) ;vC  
@rVBL<!o,  
-3T
6ck  
0BTLIV$d;  
7. 偏振敏感光栅的分析 4!dN^;Cb  

UN}jpu<h  
 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。 -*EK-j  
 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) }Ik{tUS$  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 G&Sp }  
8. 利用参数优化器进行优化 Y+tXWN"8  

A@0%7xm  

{<- BU[H  
 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。 UC34AKm  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 w(9.{zF|vQ  
 在该案例种，提出两个不同的目标： uFT&r|  
 #1:最佳的优化函数@193nm :d<;h:^_  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 ivbuS-f=r  
f9g#pyH4  
9. 优化@193nm r='"X#CmV/  
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 初始参数： ]64mSB  
 光栅高度：80nm YQ_3[[xT  
 占空比：40% B&`hvR  
 参数范围： h*Y);mc$#  
 光栅高度：50nm—150nm 5"5D(  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) V(Ps6jR"BS  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 %
Y` @>P'  
iG*/m><-  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 +t
R6[%  
 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。 @l^=&53T  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 y.~y*c6,g  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 u4=j!Zb8}  
XnQo0 R.PW  
10. 优化@193nm结果 oO|zRK1;/  
Yo c N
@s
 
 优化结果：  # a 'h,  
 光栅高度：124.2nm rs3Uk.Z^'  
 占空比：31.6% 5[M?O4
mi  
 Ex透过率：43.1% pI |;  
 偏振度：50.0 b$nXljV4?  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 5o5y3ibQ  
n}qHt0N  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 @#}9?>UV  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 tZ[Y~],F  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 Gv}*Tw$  
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2P  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 iZQwo3"8r  
Te~"\`omJ3  
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hX.R  
 初始参数： 0CxQ@~ttl  
 光栅高度：80nm 5DfAL;o!  
 占空比：40% X|H%jdta  
 参数范围： gO?+:}!  
 光栅高度：50nm—150nm `/<KDd:_t  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) })Rmu."\  
 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% hNXPm~O
K\  
uRKCvsisX  
 优化结果： 0i9y-32-  
 光栅高度：101.8nm N7*JL2Rnq  
 占空比：20.9% ~!'%m(g  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） abUn{X+f~  
 偏振对比度：50.0 7Rj!vj/  
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。 2s;/*<WM  
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12. 结论 L*9^-,  
%L{H_;z  
 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) dZRz'd  
 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 Ywt_h;:  
(如Downhill-Simplex-algorithm) |,5b[Y"Dt  
 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。 q,2]]K7y