[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） u2o6EU`  
2g|+*.*`  
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。 E+csK
*A7  
Gh|q[s*k  
1. 线栅偏振片的原理 ~G,n>  
lZ'NLbK  
2. 建模任务 t4 $cMf  

DL<r2h  
dfO84Z} 5  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 SkVW8n*s  
 偏振元件的重要特性： ^\J/l\n  
 偏振对比度 L/#^&*'B  
 透射率 d8e6}
C2v  
 效率一致性 x>7}>Y*(  
 线格结构的应用(金属) HP"5*C5D  
rC$ckug  
3. 建模任务： 0vf2wBK'T  
e&#qj^  
4. 建模任务：仿真参数 2Q0fgH2  
|-=^5q5  
偏振片#1: !/sXG\  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 :p5V5iG  
 高透过率(最大化) ^0c:ro  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) JM@MNS_||(  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) @'jC>BS8`  
偏振片#2: ?kISAA4x  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 gVEW*8  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 [$ vAjP  
 光栅周期：100nm q>?uB4>^  
 光栅材料：钨 S3A OT  
="JLUq*]s  
5. 偏振片特性 ldO6W7G|h  
4F^(3RKZ|  
 偏振对比度：(要求至少50:1) H<Ed"-n$I<  
5W(G~m?jC6  
rs`H':a/  
uR"(0_  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) ULkjY1&  
7`thM/fN  
IJhJfr0)Oo  
2*ZB[5_V  
6. 二维光栅结构的建模 %D
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oEGe y8?  
S8TJnv`?'  
 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。 ]Wa.k  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 OjcxD5"v9  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 =TE6R 0b  
h}nceH0s3d  
_ )b:F=4j  
k}(C.`.  
7. 偏振敏感光栅的分析 Hw-,sze j"  

rd vq(\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。 h%|Jkx!v-t  
 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) )#%k/4(Y  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 WyF1Fw  
8. 利用参数优化器进行优化 TyI"fP  

xxpvVb)mF  

xPl+ rsU  
 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。 7j8nDX<  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 8vjaQ5  
 在该案例种，提出两个不同的目标：
JPltB8j?  
 #1:最佳的优化函数@193nm B{hP#bYK  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 !vH7vq  
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9. 优化@193nm ^rO3B?_  
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 初始参数： T:p,!?kc7  
 光栅高度：80nm 8q58H[/c  
 占空比：40% # xx{}g]%  
 参数范围： WqlX'tA  
 光栅高度：50nm—150nm Dl_y[9  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ?nZQTO7  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 16Ym*kWIps  
;-Fr^|do y  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 8FYcUvxfT  
 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。 \3a(8Em  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 ?0QoYA@.$  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 J\VG/)E  
nG hFYQl  
10. 优化@193nm结果 <!gq9  
G9"2h \  
 优化结果： 
c 4xh  
 光栅高度：124.2nm qw={gZ  
 占空比：31.6% 9)N/J\b  
 Ex透过率：43.1% BiI?eT+  
 偏振度：50.0 b~uz\%'3  
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。 9U$n;uA  
DG1C_hu i  
 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。 $n>|9(K8  
 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。 vl+vzAd  
 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。 *ElR  
YbjeM6#E  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 0kEzi  
:j2G0vHIl(  

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 初始参数： >5G2!Ns'  
 光栅高度：80nm AT.WXP0$A  
 占空比：40% 
}H2<w-,+  
 参数范围： doM}vh)6  
 光栅高度：50nm—150nm QJ1_LJ4)a  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) $42%H#  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% nu|paA  
gQHE2$i>  
 优化结果： 0NKo)HT  
 光栅高度：101.8nm (5AgI7I,  
 占空比：20.9% U)mg]o-VE  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） cEzWIS?pp\  
 偏振对比度：50.0 =pHW
qGOD  
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。 _c
|aRRW  
P5{|U"Y_  
12. 结论 u`GzYG-L  
haj\Dm  
 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&KD)&9b#  
 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 =+@IpXj  
(如Downhill-Simplex-algorithm) h!#!}|Q'  
 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。 -?)` OHc^  
h|z{ (v  
O}VI8OB(&  
QQ：2987619807 r[2N;U