[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。 @,u/w4  
2Sp=rI  
1. 线栅偏振片的原理 gk+h8 LZ  
C;`XlQG `  
2. 建模任务 a,+@|TJ,i  

A~+S1  
c`WHNky%j  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 1~ t{aLPz  
 偏振元件的重要特性： >teOm?@U  
 偏振对比度 IlE_@gS8  
 透射率 @@rEs40  
 效率一致性 'XofD}dm  
 线格结构的应用(金属) .YnFH$;$  
psC mbN   
3. 建模任务： \eb|eN0i  
{g~bQ2wDC  
4. 建模任务：仿真参数 iMFgmM|  
EV^~eTz  
偏振片#1: OhmQ,  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 vRxM4O~"  
 高透过率(最大化) f<*Js)k  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) R8UYP=Kp  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) UybW26C;aU  
偏振片#2: Cc<,z*T  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 hL;8pE8  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 *B\H-lp?  
 光栅周期：100nm -zO2|@S,  
 光栅材料：钨 Ra/Ukv_v  
!\#_Jw%y  
5. 偏振片特性 <[J[idY1he  
_s$_Sa ;  
 偏振对比度：(要求至少50:1) P<2+L|X?}  
7kK #\dI  
6uKMCQ=h  
-0eq_+oQ  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) -0Tnh;&=  
f\1A!Yp  
pge++Di  
7,MS '2nz  
6. 二维光栅结构的建模 lz0TK)kuC  

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|?,[@z _,  
 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。 wHv]ViNvXE  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 B
_l{<  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 'K*AV7>E  
je4w=]JV  
`)h6j)xiQ  
TLf9>= OVh  
7. 偏振敏感光栅的分析 R@yyur~'_(  

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PM  
 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。 CGP3qHrXt  
 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) u!U"N*Y"  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 0T5=W U  
8. 利用参数优化器进行优化 ,j ',x\  

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70Yjv1i  
 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。 %q322->
Z  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 *P!e:Tm)  
 在该案例种，提出两个不同的目标： A[dvEb;r  
 #1:最佳的优化函数@193nm 9 ASb>A2~  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 ph|ZG6:
  
$BDBN_p  
9. 优化@193nm n*'<uKpM  
%=<IGce  
 初始参数： m&0"<V!H/B  
 光栅高度：80nm '[(nmx'yVJ  
 占空比：40% }o,z!_^PLQ  
 参数范围： O:/yAc`  
 光栅高度：50nm—150nm w_4]xgS:  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 9>#:/g/  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 b2&V  
>71&]/Rv  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 Hv<'dt$|  
 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。  5q<zN  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 v !Kw< fp|  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 Lj%{y.Rj  
m:O(+Fl  
10. 优化@193nm结果 sK=}E=  
[rOaM$3|  
 优化结果： LDy<k=;o  
 光栅高度：124.2nm 68'>Zbelb  
 占空比：31.6% DV]7.Bm  
 Ex透过率：43.1% %im#ww L%  
 偏振度：50.0 TE-;X,gDV_  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 <;t)6:N\  
=]Hs|{  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 MYnH2w]  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 6vf\R*D|A  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 g#K'6VK{  
>1irSUj"~  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 }GnwY97  
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cA`)j  
]&i+!$N_  
 初始参数： QI!i  
 光栅高度：80nm h#Ce_,o  
 占空比：40% 4R) |->"  
 参数范围： 4`2$_T$F  
 光栅高度：50nm—150nm _2mNTJi
w  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ^!;=6}YR  
 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% ~%|G+m>  
g42R 'E%  
 优化结果： 8<)$z?K  
 光栅高度：101.8nm r7!J&8;{K  
 占空比：20.9% _b4fS'[  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间）  D\T!4q'Q  
 偏振对比度：50.0 NyI;v=  
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。 8h?X!2Nq  
#DP7SO  
12. 结论 /k7wwZiY@  
dNVv4{S  
 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) =!-5+I#e  
 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 !Zwf 397  
(如Downhill-Simplex-algorithm) 0v"&G<J  
 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。 `:
-J+<`