[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。 PQj'D<G  
F:7d}Jx  
1. 线栅偏振片的原理 ;{lb_du2:  
@ /.w%  
2. 建模任务 @#r6->%W  

s3-TBhAv  
&M>o  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 -xXdT$Xd  
 偏振元件的重要特性： iV5S[uy72.  
 偏振对比度 2WK c;?  
 透射率
m)l'i!Y  
 效率一致性 Np"~1z.(b  
 线格结构的应用(金属) )TfX}  
&>f]  
3. 建模任务： J ?0P{{  
8,@0~2fz#  
4. 建模任务：仿真参数 D_q"|D$SB  
e_YTh^wU  
偏振片#1: _]v@Dq VP  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 QXu[<V  
 高透过率(最大化) M3G ecjR  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) vw6>eT  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) +!Q*ie+q  
偏振片#2: ,!H`@K
l  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 cJE4uL<  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 3a?|}zr4  
 光栅周期：100nm ]f~!Qk!I7r  
 光栅材料：钨
p`2Q6  
qizQt]l  
5. 偏振片特性 Te
%V+l  
a9u2Wlz  
 偏振对比度：(要求至少50:1) =O/v]B8"  
Kzx` E>,z'  
Wl7S<>hg4  
U7''; w  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) G0A\"2U  
Wn{MY=5Y  
iA<'i8$P  
7|xu)zYB  
6. 二维光栅结构的建模 Bg[_MDWc-P  

6 w'))Z  
LJ6L#es2  
 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。 _T_6Yl&cf)  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 ~h:(9q8NLC  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 QHxof7  
y=0)vi{]  
"ql$Rz8  
^(s(4|  
7. 偏振敏感光栅的分析  7p- RPC  

n[B[hAT  
 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。 Qz89=#W  
 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) Ob{Tn@  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 Zoy)2E{  
8. 利用参数优化器进行优化 +z[+kir  

j#U,zsv:  

 |e<$  
 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。 b0/YX@  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 jK".iqx2L  
 在该案例种，提出两个不同的目标： (*b<IGi;  
 #1:最佳的优化函数@193nm _K&Hiz/'  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 Yw yMCd  
A2ufE
T  
9. 优化@193nm Y/5(BK)  
5$$#d_Gj  
 初始参数： FUf.3@}  
 光栅高度：80nm ^ir)z@P?V  
 占空比：40% M.xZU\'ty  
 参数范围： h$}PQ   
 光栅高度：50nm—150nm G[*z,2Kb>  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) SdN&%(ZE  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 f5p/cUzX  
*VmX.  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 Y9gw ('\w  
 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。 ;l1.jQh  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 9]{va"pe7  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 N:CQ$7T{ j  
Bd7B\zM  
10. 优化@193nm结果 l p(D@FT  
BY&{fWUo  
 优化结果： & Zn`2%  
 光栅高度：124.2nm jO/cdLKX(  
 占空比：31.6% g?xD*3<  
 Ex透过率：43.1% :|$cG~'J  
 偏振度：50.0 s7HKgj  
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。 g$jTP#%b  
Te[v+jgLY,  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 "M@&*<S  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 IuT)?S7O*k  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 1Y&W>p  
i]N<xcF9N*  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 o2=):2x r{  
M^Y[Y@U
=p  
kz1#"8Zd!  
 初始参数： 6^t#sEff]  
 光栅高度：80nm IC5QH<.$C  
 占空比：40% ?AD-n6  
 参数范围： $8i`h}AM  
 光栅高度：50nm—150nm iCA-X\E  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ;Ce?f=4  
 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% t0jE\6r  
LT Pr8^  
 优化结果： %#rtNDi  
 光栅高度：101.8nm C0KFN  
 占空比：20.9% !'~Ldl  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） ZG2EOy  
 偏振对比度：50.0 tkR~(h  
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。 sT"IC
ooc  
{hJCn*m_   
12. 结论 *;9
H\%  
38T]qz[Sn  
 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) e"wzb< b  
 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 !L8q]]'XM  
(如Downhill-Simplex-algorithm) dqJ 8lU?  
 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。 U3z23LgA