[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。 #C|:]moe  
d+~c$(M)  
1. 线栅偏振片的原理 D h]+HF  
hZI9*=`,"  
2. 建模任务  S]ZO*+  

>=^g%K$L6J  
DU$]e1  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 (xK=/()}q  
 偏振元件的重要特性： n|NI]Qi*  
 偏振对比度
x(3E#7>1  
 透射率 ^te9f%>$l  
 效率一致性 `d6 {Tli  
 线格结构的应用(金属) =sedkrM  
:BCjt@K}  
3. 建模任务： N-jFA8n  
NAV}q<@v  
4. 建模任务：仿真参数 hF+YZU]rT  
tc@v9`^_  
偏振片#1: -"Lia!Q]M  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 2i', e  
 高透过率(最大化) O<S*bN>BF  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) 8kAG EiC  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) !l~tBJr*sB  
偏振片#2: GB\.msls  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 JO5~Vj_"  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 kJy<vb~   
 光栅周期：100nm 2|tZ xlt-  
 光栅材料：钨 dGQxGt1  
ywmx6q4MFL  
5. 偏振片特性 !40{1U&@a`  
xZtA
) Bp  
 偏振对比度：(要求至少50:1) -`]B4Nt6  
QV+('  
1mL--m'r  
Y[$[0  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) g
63:WX-\  
p}uL%:Vr  
]N-K`c]  
}CaL:kY8  
6. 二维光栅结构的建模 INW8Q`[F  

)<DL'  
=w".B[r  
 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。 en!cu_]t  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 KmZUDU%R  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 6h}f^eJ:K,  
6;dB   
LH]nJdq?)  
ZNFn^iuQ  
7. 偏振敏感光栅的分析 q ]rsp0P2  

; z:}OD  
 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。 j!&g:{ e  
 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) X)fj&  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 vBj{bnl  
8. 利用参数优化器进行优化 }pPxN@X  

Hh$D:ZO  

iK(n'X5i  
 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。 yXc/Nl%  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 ],>Z'W  
 在该案例种，提出两个不同的目标： eXnMS!g%Z  
 #1:最佳的优化函数@193nm cli
P+#  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 ;.!AX|v  
*M/3
1qI  
9. 优化@193nm t=iy40_T  
GpN tvo~  
 初始参数： cc.zC3Hs3  
 光栅高度：80nm rxIfatp^  
 占空比：40% nW{). P  
 参数范围： U|uvSJ)X  
 光栅高度：50nm—150nm ,S:g5n>M  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ~(-B%Az  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 V\PGk<VO   
'RTz*CSZ  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 _&.CI6  
 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。 Ts|&_|  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 9FX'Uws  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 ,X+mXtg.  
t{Q9Kv  
10. 优化@193nm结果 #J, `a.  
My:wA;#  
 优化结果： 9@Cqg5Kx'  
 光栅高度：124.2nm O>Xyl4U  
 占空比：31.6% '?v.O}  
 Ex透过率：43.1% hR[Qdu6r  
 偏振度：50.0 kJlRdt2  
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。 ,l#V eC  
x>!#8?-h  
 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。 4rw<C07Z  
 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。 y2TJDb1  
 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。 Pp@P]  
+g/y)]AP  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 i.)kV B  
G3OqRH  
(m-(5 CaJ  
 初始参数： #QXB2x<*  
 光栅高度：80nm SE;Jl[PgcL  
 占空比：40% -wW%+wH
 
 参数范围： T,!?+#  
 光栅高度：50nm—150nm {&4+W=0 n  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) bv4lgRE6Y  
 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% =sG C  
UCa(3p^V_  
 优化结果： wg<DV!GZ  
 光栅高度：101.8nm 0%cbno@1V  
 占空比：20.9% H8mmmt6g  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） z$QYl*F1  
 偏振对比度：50.0 54-s
b~]  
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。 @@# ^G8+l  
eXc`"T,C.  
12. 结论 ("}
TW-r~  
V[(zRGa{  
 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) ';^VdR]fk  
 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 7Fh%jRHZ`  
(如Downhill-Simplex-algorithm) xeIt7b?#  
 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。 ) 'j7Ra