[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。 nBN&.+3t  
!Vheq3"q/  
1. 线栅偏振片的原理 +
Ng0WS_0  
C)Jn[/BD  
2. 建模任务 1DE@N1l  

N L'R\R  
`Gd$:qV  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 oE?QnH3R  
 偏振元件的重要特性： EVt?C+  
 偏振对比度 |%1?3Mpn  
 透射率 /R
T%0!  
 效率一致性 
1f#mHt:(  
 线格结构的应用(金属) [Il~K  
WZZ4]
cC  
3. 建模任务： dRI^@n  
$Z?\>K0i  
4. 建模任务：仿真参数 @*MC/fe  
W2Luz;(U  
偏振片#1: ?m0IehI  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 5\F
z!  
 高透过率(最大化) 9b;A1gu  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) Q7gY3flg  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) 4=Gph  
偏振片#2: 5,pSg  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 !:CJPM6j3  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 PUdM[-zjh  
 光栅周期：100nm %UZVb V  
 光栅材料：钨 ir16   
xd-XWXc  
5. 偏振片特性 s%pfkoOY%  
k+^'?D--'P  
 偏振对比度：(要求至少50:1)
&|Pu-A"5~  
!k&Q
5s:  
nkDy!"K  
HKO739&n}  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) CO?Xt+
1hR  
Ucdj4[/,h  

%7hB&[ 5  
2Y!S_Hw8  
6. 二维光栅结构的建模 ?BA^YF  

aj\nrD1  
,8MLoZ_  
 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。 &~e$:8+  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 ? 1*m,;Z  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 gEQNs\Jn L  
[5$w=u"j  
H ?M/mGP  
}/P5>F<H[  
7. 偏振敏感光栅的分析 8Q{9>^  

U
LH0'@BJ  
 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。 C0*@0~8$9  
 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) ]rN5Ao}2  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 qT:zEt5  
8. 利用参数优化器进行优化 VOTv?V
f  

^!8P<y  

1xE]6he4{T  
 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。 4*.K'(S5fx  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 -62'}%?A<C  
 在该案例种，提出两个不同的目标： JPn$FQD  
 #1:最佳的优化函数@193nm  Ez~'^s@  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 6$fYt&1  
41a.#o  
9. 优化@193nm J[~5U~F  
R9rj/Co  
 初始参数： `1OgYs  
 光栅高度：80nm wCf~O'XLw  
 占空比：40% xM[Vc  
 参数范围： P +"Y  
 光栅高度：50nm—150nm b1XRC`Gy  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 7!y5 SX8C  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 jOpcV|2  

qn1255fB  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 ?Iyo9&1&  
 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。 C;QAT  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 + b$=[nfG  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 v[plT2"s  
#GDe08rOw  
10. 优化@193nm结果 +Q=1AXe  
$D v\ e  
 优化结果： h_1T,f(  
 光栅高度：124.2nm gBh;=vOD  
 占空比：31.6% /&F,
V+x  
 Ex透过率：43.1% '0y9MXRT  
 偏振度：50.0 yme^b ;a  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 @/ZF` :  
;S0Kh"A  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 )ZrS{vY  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 O=SkAsim  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 &B! o,qp  
[aI]y=v  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 / XnhmqWm%  
?(*t@ {k  
h~{aGo  
 初始参数： H$G0`LP0/a  
 光栅高度：80nm DvvT?K  
 占空比：40% A)%A!  
 参数范围： ?4H i-  
 光栅高度：50nm—150nm mUS_(0q  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) &>e-(4Xu  
 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% A,r*%&4~  
l;y7]DO  
 优化结果： /Uo y/}!  
 光栅高度：101.8nm K'K2X-E  
 占空比：20.9% z]b>VpW:  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） #2r}?hP/m  
 偏振对比度：50.0 L\y;LSTU  
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。 Qne/g}PD`  
5M9 I,  
12. 结论 <SI}lQ'i  
z<B8mB  
 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) r5!/[_l  
 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 aW!@f[%~F  
(如Downhill-Simplex-algorithm) %W@v2  
 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。 vN3Zr34