[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。 %D8ZO0J7H  
W#BM(I  
1. 线栅偏振片的原理 Y$Y_fjd_  
!+4cqO  
2. 建模任务 ;SaX;!`39+  

\X&H;xnC5  
BV(8y.H  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 &A)B~"[~  
 偏振元件的重要特性： xY U.D+RY  
 偏振对比度 0B&Y]*  
 透射率 8&~~j7p
,  
 效率一致性 2KN6}  
 线格结构的应用(金属) ;D s46M-s  
{h2TD P  
3. 建模任务： (85Fv&a  
<Ib[82PU  
4. 建模任务：仿真参数 &jczO-R^  
0=q;@OIf  
偏振片#1: d&u]WVU  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 P*@2.#oO  
 高透过率(最大化) t" 7yNs(I  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) E}_[QEY;Y  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) .E&z$N  
偏振片#2: }X_;X_\3;'  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 X*Dj[TD]  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 I,VH=Yn5,  
 光栅周期：100nm VX+jadYdq  
 光栅材料：钨 n;p:=\uN  
+sx 8t  
5. 偏振片特性 ~$f;U  
g'u?Rn7*J  
 偏振对比度：(要求至少50:1) bY2 C]r(n  
a9Z%JS]  
OXi@c;F  
drd/jH&  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) 4)4+M  
^1x*lLf  
b}wC|\s  
?EpSC&S\  
6. 二维光栅结构的建模 +|{RE.DL  

Ev2HGU[  
2gjGeM  
 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。 -:9P%jWt  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 Y<b-9ai<w  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 zT|)uP*  
k@D0 {z  
t"lyvI[  
6PF8 /@Nh  
7. 偏振敏感光栅的分析 j0GMT
ri3  

ai^4'{#zi  
 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。 Hb(B?!M)  
 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) _l], "[d  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 u=NSsTP&  
8. 利用参数优化器进行优化 Q2];RS3.  

*tX{MSYW  

=GBI0&U  
 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。 `L5~mb;7*  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 %77p5ctW  
 在该案例种，提出两个不同的目标： xwZ8D<e-,  
 #1:最佳的优化函数@193nm NHgjRPz"  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 lhYn5d)DV  
F;!2(sPS  
9. 优化@193nm DtWwGC  
O:/yAc`  
 初始参数： W"xP(7X  
 光栅高度：80nm ^D_/=4rz8  
 占空比：40% +~U=C9[gj  
 参数范围： O^I[ (8Y8  
 光栅高度：50nm—150nm "4j:[9vR\  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) wVA|!>v  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 f
Ka\7{R  
5[9bWB{  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 ~ZlC '  
 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。 zMK](o1Vj  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 W:VP1 :  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 |"$uRV=qm  
Zx?b<"k  
10. 优化@193nm结果 M}"r#Plq  
1GE|Wd
  
 优化结果： tue/4Q#7  
 光栅高度：124.2nm W {.78Zi9K  
 占空比：31.6% }98>5%Uv  
 Ex透过率：43.1% Er:?M_ev  
 偏振度：50.0 N 6O8Wn  
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。 ` e{BId  
qJT0Y/l:(  
 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。 ]yX@'f  
 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/X"z=Q^|  
 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。 *Wb=WM-.  
-#A:`/22  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 ;<G<1+  
IdRdW{o  
88a<{5 :z  
 初始参数： Y5!b)vke  
 光栅高度：80nm _#qe#  
 占空比：40% ?&h3P8  
 参数范围： ?Zyok]s  
 光栅高度：50nm—150nm q
MS}t3X  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 2+92Q_+  
 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-b vL  
azb=(l-  
 优化结果： T"E(  F  
 光栅高度：101.8nm GG'Sp53GE  
 占空比：20.9% 2N6=8Xy5K  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） 
+3bfD  
 偏振对比度：50.0 Ha ZFxh-(  
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。 j[S`^
2  
'%3{
jc-}  
12. 结论 8tWE=8<  
R~B0+:6  
 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) I Ru$oF}  
 VirtualLab参数优化工具箱提供了不同的优化方式，用以改善提高光学元件的性能 J/4y|8T/y  
(如Downhill-Simplex-algorithm) A:Rw@B$  
 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。 VvgN3e[