[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。  b{)kup
 
\ZhkOl  
1. 线栅偏振片的原理 !};Ll=dz  
/.rj\,  
2. 建模任务 $I/ !vV  

wu11)HFL|z  
cyP+a  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 (fr=[m$`  
 偏振元件的重要特性： bivo7_  
 偏振对比度 } _];yw  
 透射率 '@WBq!p  
 效率一致性 'rFLG+W  
 线格结构的应用(金属) _*[vKS A&  
UY,u-E"  
3. 建模任务： <^Y#q  
7bE`P[  
4. 建模任务：仿真参数 (E
8jkc  
|0>rojMq  
偏振片#1: _8-1wx  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 59:kL<;S-  
 高透过率(最大化) 7@y}J5,  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) Xt:j~cVA  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) wv\"(e7(  
偏振片#2: Yt:%)&50}-  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 "?<`]WG\  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 Au/'|%2#(  
 光栅周期：100nm -iW>T5f  
 光栅材料：钨 fpjFO&ML  
8'fF{C  
5. 偏振片特性 J|o<;9dg1  
OI:=>Bk  
 偏振对比度：(要求至少50:1)  ;0$qT$,  
1|G5 W:  
qPUACuF'  
<&B]p  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) &`>dY /Y  
,If"4C!w  
[xGL0Z%)t  
Z$m&F0g  
6. 二维光栅结构的建模 _U*1D*kLI[  

{- MhhRa5  
)[&j&AI  
 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。 prIJjy-F  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 B=X_c5  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 8(A k  
yTe25l{QaF  
ntL%&wY  
c^&:':Z%'  
7. 偏振敏感光栅的分析 QZO<'q`L  

L+lye Ir'  
 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。 K&=6DvfR  
 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) v] Xy^7?  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 )^)|b5,  
8. 利用参数优化器进行优化 Kl(u~/=6  

#0#
6eT{-  

t)(>E'X x  
 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。 v"J|Ebx
 
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 cyL|.2,  
 在该案例种，提出两个不同的目标： `sRys oW  
 #1:最佳的优化函数@193nm OQyZ'  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 iq8Hq)I]  
Pb@$RAU63  
9. 优化@193nm {gDoktC@M  
ZQ_~ L!ot  
 初始参数： 
lx82:_  
 光栅高度：80nm IUh)g1u41O  
 占空比：40% }k8&T\V!  
 参数范围： 1py>[II@  
 光栅高度：50nm—150nm !#WJ(zSq  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 4%TmW/yd  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 PC!X<C8*  
Ftu
d6  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 R_:-Z.  
 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。 GMob&0l8_  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 T=pKen/  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 u)P)r,  
Vt4,?"  
10. 优化@193nm结果 z}7U>y6`  
<<1_rRL]  
 优化结果： m W4tW  
 光栅高度：124.2nm GIUyW  
 占空比：31.6% x&FBh!5H  
 Ex透过率：43.1% <>=abgg  
 偏振度：50.0 )VxC v
  
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。 `
{S4_'  
@#5?tk0  
 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。 U }}E E~W  
 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。 ? ~_h3bHH  
 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。 S'AS,'EnY  
I{u+=0^Y  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 hB]<li)"C
 
ery{>|k  
X,+N/nku  
 初始参数： ,aSK L1  
 光栅高度：80nm 0av2w5>af  
 占空比：40% ]LSlo593  
 参数范围： /KCIb:U  
 光栅高度：50nm—150nm I%ZSh]On  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) x[YW 3nF  
 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% N*>&XJ#  
p{rzP,Pb&  
 优化结果： ZL- ` 3x  
 光栅高度：101.8nm s#)tiCSVW  
 占空比：20.9% 'C1yqkIa`  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） &vS@-K  
 偏振对比度：50.0 k.#[h@Pm  
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%fNGQwT  
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sfe  
12. 结论 ]4-t*Em  

_VAX~Y]  
 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) 1VO>Bh.Wm  
 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 uB3Yl
=P
 
(如Downhill-Simplex-algorithm) ?rububDT{  
 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。 }kb6;4>c