[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） J YA  
y;)j  
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。 q~[@(+zP5  
0Q81$% @<  
1. 线栅偏振片的原理 p;[">["  
'[E|3K5d  
2. 建模任务 u&q RK>wLa  

aZ[ aZU  
LciSQ R!  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 $\S;f"IM.  
 偏振元件的重要特性： e)pQh&uD  
 偏振对比度 w4m-DR5  
 透射率 =J2\"6BnzA  
 效率一致性 :L~{Q>o  
 线格结构的应用(金属) b51{sL  
:[;]6;
 
3. 建模任务： cQ= "3M)~r  
s*"Yi~
  
4. 建模任务：仿真参数
Q.3oDq  
WE_jT1^/  
偏振片#1: V'kCd4  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 huMNt6P[  
 高透过率(最大化) BoJYP  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) vdwh59W  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) zh5$$*\  
偏振片#2: 85>WK+=  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 (zW;&A  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 8<,b5  
 光栅周期：100nm koiQJdK  
 光栅材料：钨 f L @rv  
"A_,Ga  
5. 偏振片特性 7MRu=Z.-b  
X67.%>#3  
 偏振对比度：(要求至少50:1) XS$5TNI  
qTbY'V5A  

wzLR]<6G  
>C6wm^bl  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) }(x|  
<AZ21"oR/  
hD~P)@^  
aBo8?VV]8  
6. 二维光栅结构的建模 ?\_N*NEtK
 

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Y^zL}@  
 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。 ,XD'f  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 h8IjTd]z{$  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 d>ltL`xn  
[;bZQ6JR  
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(C<~:Y?%  
7. 偏振敏感光栅的分析 ye-o'%{  

PQla-  
 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。 68m
(%%E@  
 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) cR;zNS  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 ;B%NFvG  
8. 利用参数优化器进行优化 8.Q;o+NU  

NGl/F{<  

]ne&`uO  
 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。 zzf;3S?  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 %bM^/7  
 在该案例种，提出两个不同的目标： 3t  
 #1:最佳的优化函数@193nm pdcP;.  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 Ka[@-XH  
Of)EBa<5^  
9. 优化@193nm 4::>C
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A>;Q<8rh  
 初始参数： U.7;:W}c  
 光栅高度：80nm GF6c6TXF@  
 占空比：40% Pn)^mt  
 参数范围： t;P%&:"@M  
 光栅高度：50nm—150nm m'Jk!eo  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) Yjv[rH5v  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 }-3| v<d  
%9z N U  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 Evd
>s  
 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。 Da#|}m0>  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 1}#(4tw)  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 *9"
L?S(X#  
7aH E:Dnwp  
10. 优化@193nm结果 I(6k.PQ  
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 优化结果： (<ybst6+I  
 光栅高度：124.2nm ;Qpp`  
 占空比：31.6% {^TVZdw  
 Ex透过率：43.1% EjsAV F [@  
 偏振度：50.0 5pNbO[  
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。 4:$?u}9[:[  
j%%l$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。 #JAU5d  
 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。 NB]T~_?]*  
 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。 v:s.V>{"S  
m?;aTSa  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 \tc`Aj%K  

nQ\ +Za==  
fMjn8.  
 初始参数： h.Cr;w,2R  
 光栅高度：80nm @kR/=EfS  
 占空比：40% O=o
s ,'"  
 参数范围： Jhbkp?Zli  
 光栅高度：50nm—150nm ayfZ>x{s*  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 'L#qR)t  
 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% ?}*A/-Hx0U  
S[fzy$">  
 优化结果： owA3>E5t&  
 光栅高度：101.8nm jd;=5(2  
 占空比：20.9% L]{ 1"`#  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） mk JS_6  
 偏振对比度：50.0 ~8'4/wh+8  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求，尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 OZ?4"1$.t  
J-g#zs  
12. 结论 m ys5B}  
b&uo^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) ;EP]A3  
 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 EZkg0FhkZ  
(如Downhill-Simplex-algorithm) kq6K<e4jO  
 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。 5q[0;`J  
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3=9yR**  
QQ：2987619807 5#JGNxO