[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。 8!g `bC#%  
E-MPFL  
1. 线栅偏振片的原理 KaGUpHw  
[&Xp]:M'D  
2. 建模任务 da{]B5p\  

g8),$:Uw  
2EY"[xK|  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 o9?@jjqH  
 偏振元件的重要特性： KWwtL"3  
 偏振对比度 -wlj;U  
 透射率 5/48w-fnZ  
 效率一致性 jjpYg  
 线格结构的应用(金属) ]-PzN'5\'  
Rd?}<L  
3. 建模任务： 1C[9}}  
'nJF:+30ZH  
4. 建模任务：仿真参数 x^f<G 6z  
;?6vKpj;  
偏振片#1: HDyf]2N*N  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 od;-D~  
 高透过率(最大化) :fRXLe1=  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) fSh5u/F!  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) GnV0~?  
偏振片#2: p:,Y6[gMo  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 ?5|;3N/zt  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 yev!Nw  
 光栅周期：100nm -H1=N  
 光栅材料：钨 E3L?6Q
fx>  
~PQ.l\C  
5. 偏振片特性 |J`EM7qMK  

J=V  
 偏振对比度：(要求至少50:1) lwnO  
.@dC]$2=  
!`ol&QQ#  
t@RYJmW  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) ,RP-)j"Wff  
R^Rc!G}  
+qxPUfN  
!+
xQ  
6. 二维光栅结构的建模 T&U}}iWN  

` ]|X_!J-  
pA7-B>Y  
 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。 6|97;@94  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 -K"'F`;W  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 ;!yK~OBxt  
$QX$rN  
=j]y?;7q  
xh6(~'$  
7. 偏振敏感光栅的分析 N_t,n^i9>*  

\BOoY#!a  
 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。 n `j._G  
 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) 3)OZf{D[  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 3F9V,zWtTi  
8. 利用参数优化器进行优化 #ydold{F  

mrGV{{.  

<H[w0Z$  
 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。 01bCP  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 ~f QrH%@  
 在该案例种，提出两个不同的目标： vz^ ] g  
 #1:最佳的优化函数@193nm e8a^"Z`a  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 T+8Yd(:hX  
37bMe@W  
9. 优化@193nm mq:k|w^6  
@uSO~.7  
 初始参数： MVatV[G  
 光栅高度：80nm Y
MGy-]!o  
 占空比：40% Q+CJd>B  
 参数范围： AR"2?2<mJ7  
 光栅高度：50nm—150nm m l`xLZN>L  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ^0,}y]5p  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 _K5<)( )  
8jK=A2pTa  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 ]l7W5$26 @  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 +]
l?JKV  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 YOxgpQ:i  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 [o^$WL?c
 
SH*'<  
10. 优化@193nm结果 9~p;iiKGG  
vE]ge  
 优化结果： PW*Vfjf4  
 光栅高度：124.2nm #83  
 占空比：31.6% h'ik3mLH  
 Ex透过率：43.1% "2e3 <:$  
 偏振度：50.0 o)Q4+njT@  
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。 2"0VXtv6  
*oO%+6nL  
 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。 :kZ]Swi 5  
 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。 &+9 ;  
 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。 bLT3:q#s  

v[CR$@Y  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 * :"*'  
e9acI>^w  
a%q,P @8  
 初始参数： &BVUK"}P  
 光栅高度：80nm %<
i sdvF  
 占空比：40% U$:^^Zt`B  
 参数范围： %Z;RY5  
 光栅高度：50nm—150nm H4Bt.5O*  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ,\`ruWWLb=  
 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% K#FD$,c~  
H UJqB0D ?  
 优化结果： 81RuNs]  
 光栅高度：101.8nm T*p7[}#  
 占空比：20.9% R ENCk(  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） DVQr7tQf  
 偏振对比度：50.0 \Y xG  
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。 ft"-  
GtRpgM  
12. 结论 ]H`wE_2tu  
t%@iF U;}  
 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) pbz
t8 P[  
 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 Y58H.P  
(如Downhill-Simplex-algorithm) U<6)CW1;  
 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。 LM<*VhX