[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） $YJi]:3&  
0Jd>V  
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。 300[2}Y]  
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1. 线栅偏振片的原理 (l(d0g&p>  
^%Ln@!P  
2. 建模任务 y`/:E<fVk  

"avG#rsH  
q%)."10}]  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 9o]!D,u8=5  
 偏振元件的重要特性： 0wF)bQv1  
 偏振对比度 "{~^EQq,  
 透射率 4CS$%Cu\?w  
 效率一致性 Wrt5eYy  
 线格结构的应用(金属) @B?'Mu*  
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*Dh#FRp  
3. 建模任务： 'I>geW?{QK  
nS Vr,wU  
4. 建模任务：仿真参数 ZK<c(,oZ^  
bJeF1LjS  
偏振片#1: |ss4pN0X  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 k? ,/om1  
 高透过率(最大化)
qmNG|U&  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) 5E}]
U,$  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) 6;M{suG|  
偏振片#2: w
(*},  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 v[jg|s&6"  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 c68,,rJO]i  
 光栅周期：100nm xlc2,L;i  
 光栅材料：钨 8LY^
>.  
<uo@k'   
5. 偏振片特性 i nk
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jFI`CA6P  
 偏振对比度：(要求至少50:1) E[FE-{B#  
J M;WCV%NM  
:+8qtIytKX  
g]d0B!Ar~  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) Z ?F_({im  
&QFc)QP
{  
T5dnj&N ]  
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6. 二维光栅结构的建模 _KZTY`/*  

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vb9C&#  
 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。 vX&W;&  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 &7r a  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 drbim8!q~  
!%N@>[  
yl0;Jx?  

wR"17z7[]  
7. 偏振敏感光栅的分析 d)d0,fi?-  

gJ^taUE  
 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。 SF da?>  
 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) `v)ZOw9&  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 ,Kt51vGi  
8. 利用参数优化器进行优化 u-QHV1H`(  

m|v$F,Lv  

2Ux
mKp[  
 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。 Kq(JHB+  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 -lR7 @S  
 在该案例种，提出两个不同的目标： ph~BxK )i6  
 #1:最佳的优化函数@193nm ?-tNRIPW@p  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 uQ7lC~  
"]OROJGa  
9. 优化@193nm Zay%QNsb  
+k[w)7Q  
 初始参数： A4rkwM  
 光栅高度：80nm }$ Kd-cj+  
 占空比：40% 3[8p,wx  
 参数范围： ^'fgQyj  
 光栅高度：50nm—150nm {WQ6=wGpS  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) n
zbAQ3v  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 oxdX2"WwU  
dGz4`1(>  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 mkrVeBp  
 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。 9ExI,  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 CxSh.$l  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 ZX#60o8  
*adznd  
10. 优化@193nm结果 #=;
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DIJmISk  
 优化结果： D@:'*Z(  
 光栅高度：124.2nm dCo3VF"u  
 占空比：31.6% `uZMln @  
 Ex透过率：43.1% Tu5p`p3-j  
 偏振度：50.0 !IA\c(c^  
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。 6> z{xYat  
7[UD;&\k  
 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。 gNc;P[  
 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。 y.6/x?Qc  
 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。 ~s
PXkLqK  
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11. 300nm到400nm波长范围的优化 y)a)VvU":  
#S
x  
os&FrtDg  
 初始参数： Nu\<Xr8  
 光栅高度：80nm x<' $  
 占空比：40% ]61HQ  
 参数范围： ~8"oH5  
 光栅高度：50nm—150nm ';c 6  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 8 H3u"  
 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% nc\2A>f`  
 S~E@A.7  
 优化结果： \nPf\6;M  
 光栅高度：101.8nm CV_M |  
 占空比：20.9% jD}h`(bE  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） R5%CK_  
 偏振对比度：50.0 5E1`qof  
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。 vy{k"W&S  
'GX x|.  
12. 结论 hayJgkZ'  
kh:_,g  
 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) R=<::2_Y96  
 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 c$^v~lQS  
(如Downhill-Simplex-algorithm) EhM=wfGKw  
 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。 }+G5i_a  
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QQ：2987619807 jZPGUoRLg