[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） Z6h.gaQ7 H  
k+i}U9c"  
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。 dr/!wr'&hS  
/#,<>EfT  
1. 线栅偏振片的原理 m,up37-{  
f"-<Z_  
2. 建模任务 #4cuNX5m%  

O^:Pr8|{J  
&kO4^ A  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 |}mBW@ah  
 偏振元件的重要特性： 7Q[P  
 偏振对比度  g|r  
 透射率 9d2$F9]:o  
 效率一致性 9MXauTKI  
 线格结构的应用(金属) s{iYf :  
eq4<   
3. 建模任务： 'QW 0K]il  
Hpsg[d)!  
4. 建模任务：仿真参数 TR%?U/_4;r  
#bdJ]v.n  
偏振片#1: 9f"6Jw@F  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 ?tSY=DK\n  
 高透过率(最大化) A6UtpyS*'  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) R/^ rh  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) }'X}!_9w>  
偏振片#2: foJ|Q\Z,T  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 1MV^~I8Dd  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 Viw{<VH=  
 光栅周期：100nm d+^4;Hv4  
 光栅材料：钨 NKI&n]EO  
nwkhGQ  
5. 偏振片特性 .#Sd|C]R7  
{ aB_t%`w  
 偏振对比度：(要求至少50:1) 
] 2b@mX  
]kKsGch  
/aPq9B@  
j`tUx# h  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) d5],O48A  
{9=U6m^R2  
ev@1+7(  
2]C0d8=*?  
6. 二维光栅结构的建模 0<Pe~i_=  

O42An$}  
$YSOkyC?  
 该案例使用一般二维光栅工具，该工具嵌入在VirtualLab光栅工具箱。 K8RloDjk_A  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 Y}WO`+Vf5  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 4^i*1&"  
+V7p?iEY  
/JfXK$`  
'x18F#g  
7. 偏振敏感光栅的分析
(<<eHf,@  

fcBSs\\C~  
 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。 AzQ}}A;TSx  
 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) M,{F/Yu  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 #".{i+3E  
8. 利用参数优化器进行优化 r%a$u%)oD  

4t+88
e  

 #?,cYh+  
 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。 p1D-Q7F  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 "?il07+w%  
 在该案例种，提出两个不同的目标： 9\n}!{@i  
 #1:最佳的优化函数@193nm UU !I@  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 AKWw36lm  
uL= \t=  
9. 优化@193nm 0FW=8hFp,  

);*GOLka  
 初始参数： C1nQZtF R  
 光栅高度：80nm t+#
Ss v8  
 占空比：40% 3 (<!pA  
 参数范围：
md2kZ.5u  
 光栅高度：50nm—150nm A} "*`y  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致)  KA<  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 :L?zk"0C  
un/R7"  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 pp-Ur?PM  
 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。 ae<KUThm.  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 !XicX9n  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 N" 8o
0>  
l&yR-FJ7KY  
10. 优化@193nm结果 /bb4nM_E/  
LRI_s>7  
 优化结果： 0O:TKgb&C.  
 光栅高度：124.2nm OGVhb>LO1  
 占空比：31.6% W%wS+3Q/  
 Ex透过率：43.1% X >**M  
 偏振度：50.0  z/ i3  
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。 m$ JQ[vgh  
1ERz:\  
 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。 E=B9FIx~<  
 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。 WV6vM()#!C  
 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。 'X?`+2wK   
4VooU [Ka(  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 $M8'm1R9  
`rcjZ^n  
oT_,k}LIX  
 初始参数： );6zV_^!  
 光栅高度：80nm HOw][}M_w  
 占空比：40% -R8RAwsLG  
 参数范围： Vr^wesT\Hx  
 光栅高度：50nm—150nm 'D-imLV<<  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) {P]l{W@li  
 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% yJrPb"  
Ff,M~zn  
 优化结果： a0n F U  
 光栅高度：101.8nm s810714  
 占空比：20.9% `K@   
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） jy*wj7fj1  
 偏振对比度：50.0 Wt8 RC  
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。 WFB2Ub7  
QA%GK4F70  
12. 结论 J+;.t&5R  
L.GpQJ
8u  
 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) XI0O^[/n{  
 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 "au"\}   
(如Downhill-Simplex-algorithm) 0#q_LB  
 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。 n% *u;iG  
0>'1|8+`(z  
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QQ：2987619807 l5R H~F