[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。 eMJ>gXA]  
F^75y?  
1. 线栅偏振片的原理 c>B1cR  
tbd=A]B-  
2. 建模任务 20|`jxp  

l?U=s7s0?  
AAevN3a#nI  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 :hX[8u  
 偏振元件的重要特性： \g39>;iR  
 偏振对比度 <h7cQ  
 透射率 [X.bR$>  
 效率一致性 -)`_w^Ox  
 线格结构的应用(金属) YNEwX$)M,B  
J~k9jeq9  
3. 建模任务： l
<`>  
KhHFJo[8sf  
4. 建模任务：仿真参数 (jM0YtrD  
aix
X/se  
偏振片#1: 50^ux:Uv+N  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 *j%x  
 高透过率(最大化) >X*tMhcb  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) >.iF,[.[F<  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) 6Yj{% G  
偏振片#2: ?nd: :O  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 J?QS7
#!%  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 AG N/kx  
 光栅周期：100nm 4I$Y(E}  
 光栅材料：钨 L=r*bq  
E#B-JLMGl  
5. 偏振片特性 Y^eN}@]?&  
]ordqulq1  
 偏振对比度：(要求至少50:1) @Jzk2,rI  
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B).  
Z7;V}[wie  
\#{PV\x:Nn  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) L8VOiK=,  
ZSC*{dD$E  
Ax;[Em?
I  
ju"z  
6. 二维光栅结构的建模 m9 h '!X<  

1qRquY  
$Habhw  
 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。 8QrpNSj4  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 52w@.]  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。
4b8G 1fm  
l|P"^;*zq  
q&
3 ;e4  
VI0wul~M  
7. 偏振敏感光栅的分析 i5VZ,E^E  

vrnvv?HPrR  
 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。 T6U/}&{O  
 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) -*C WF|<G  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 Kxr@!m"  
8. 利用参数优化器进行优化 `2mddx8  

v@_1V  

j/ 5  
 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。 f[@96p?a[  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 i\i%WiRl  
 在该案例种，提出两个不同的目标： hsC T:1i  
 #1:最佳的优化函数@193nm 3gA
%Q`"  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 <xI<^r'C9e  
nf.Ox.kM)  
9. 优化@193nm Y{YbKKM  
De?VZ2o9"  
 初始参数： T+kV~ w{  
 光栅高度：80nm ^q:-ZgM>  
 占空比：40% i?x gV_q;  
 参数范围： 1[%3kY-h  
 光栅高度：50nm—150nm k# [!; <  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) #-/W?kD  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 iQ'*QbP'Z  
Ez3fL&*  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。  :Sq]|)  
 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。 g6GkA.!X$  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 :gVUk\)  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 cU1o$NRx  
W__ArV2Z_  
10. 优化@193nm结果 B `(jTL  
lSxb:$g  
 优化结果： LgqQr6y"  
 光栅高度：124.2nm pgU[di  
 占空比：31.6% C/kf?:j  
 Ex透过率：43.1% O'<V[Y}6  
 偏振度：50.0 3:J>-MO  
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。 dSM\:/t  
W }NU
U  
 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。 oaIk1U;g  
 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。 +7_qg i7:  
 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。 TEtmmp0OD  
LrB 0x>  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 &>sbsx\y  
eg0_ <  
Bo
D{fg  
 初始参数： jK|n^5\  
 光栅高度：80nm LEb$Fd  
 占空比：40% ,}oAc  
 参数范围： bi<<z-q`wJ  
 光栅高度：50nm—150nm ACszx\[K3  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) PDNl]?  
 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% 3I6ocj[,  
BU`X_Z1)  
 优化结果： Aoe\\'O|V  
 光栅高度：101.8nm kDmm  
 占空比：20.9% I
/E9:  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） 7J'%;sH  
 偏振对比度：50.0 ^Q/*on;A,/  
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。 p3s i\Fm!  
I^NDJdxd  
12. 结论 I"Oq< _  
2t= =<x  
 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) c=m'I>A  
 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]8O?Ab>?  
(如Downhill-Simplex-algorithm) 'eM0i[E+`  
 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。 r!:yUPv