[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） DQNnNsP:M-  
{!.(7wV\  
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。 Ky|88~}:C9  
ZRv*!n(Ug<  
1. 线栅偏振片的原理 b o0^3]Z  
l,R/Gl  
2. 建模任务 [OjF[1I)u  

Ipf|")*  
G'rxXJq  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 +1Vjw'P  
 偏振元件的重要特性： @x9a?L.48  
 偏振对比度 JIOh#VNU  
 透射率 wmk *h-  
 效率一致性 E'v_#FLvR  
 线格结构的应用(金属) __`*dL>*  
RSr %n1  
3. 建模任务： _.>QEh5"5  
|>27'#JC  
4. 建模任务：仿真参数 b^ L \>3  
!zuxz  
偏振片#1: sC27F
Vwo
 
 偏振对比度不小于50@193nm波长 &Flglj~7l  
 高透过率(最大化) M8INk,si  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) T:t]"d}}  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) A3rPt&<a  
偏振片#2: g+DzscIT  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 +~'865{  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 cmBB[pk\  
 光栅周期：100nm wihH?~]  
 光栅材料：钨 3j,Q`+l/6d  
'Hc-~l>D  
5. 偏振片特性 2]I4M[|&z  
Cnnh7`  
 偏振对比度：(要求至少50:1) 5 elw~u  
bnm P{Ps  
 gG uZ8:f  
qgE 73.!`6  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) ^w(p8G_-w  
?bPRxR  

$>*3/H  
(>F
%UY  
6. 二维光栅结构的建模 x6(~;J  

r9X?PA0f  
jL(qf~c_  
 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。 =fu :@+  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 wyp|qIS;  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 ;ToKJ6hN|*  
+hvO^?4j  
:r%P.60H X  
Nqw&< x+  
7. 偏振敏感光栅的分析 9!T[Z/}T  

NXwz$}}Pp  
 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。 %R@X>2l/_  
 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) Lk~ho?^`  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 UjaK&K+M?  
8. 利用参数优化器进行优化 6WV\}d:  

!g Z67  

=.
y~fA!  
 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。 xB_!>SqF1U  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 UQ'\7OS  
 在该案例种，提出两个不同的目标： $P>`m$(8  
 #1:最佳的优化函数@193nm zV:pQRbt.  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 Ge,;8N88  
cj+ FRG~u  
9. 优化@193nm 5Ycco,x  
}-ftyl7  
 初始参数： |3F02
 
 光栅高度：80nm +u!0rLb  
 占空比：40% #Xhdn\7  
 参数范围： 0|2%vh>J  
 光栅高度：50nm—150nm 5nv<^>[J  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) >2~+.WePu  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 " Om[~-31  
hJwC~HG5  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 T_sTC)&a  
 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。 .jS~By|r  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 V2$h
8\a  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 s4 6}s{6   
f` :i.Sr  
10. 优化@193nm结果 )jkXSTZ  
VUVaaOm
O  
 优化结果： Ul2R'"FB  
 光栅高度：124.2nm ~vXa
qCX  
 占空比：31.6% qtiz a~u  
 Ex透过率：43.1% (WK
&^,zQn  
 偏振度：50.0
<,3^|$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。 h.-@ F  
}@Ge}9$h  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 1U^A56CN  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 SV:4
GVf  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 r`AuvwHPs[  
q6_u@:3u  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 5WC+guK7  
rFaF Bd  
)t$,e2FY  
 初始参数： FL(6?8zK  
 光栅高度：80nm B*4}GPQ  
 占空比：40% *H?!;u=8  
 参数范围： $-#Yl&?z9  
 光栅高度：50nm—150nm U>V&-kxtV  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) \2ZPj)&-E
 
 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% ?*?RP)V  
tjGd )  
 优化结果： {]E+~%Va  
 光栅高度：101.8nm vhsk0$f  
 占空比：20.9% kqce
[hgs<  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） qHNE8\9  
 偏振对比度：50.0 w"OP8KA:^T  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求，尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 pY_s*0_  
*Ho/ZYj3  
12. 结论 Kw8u`$Ad7  
R,9[hNHWGs  
 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) iXjo[Rz^C  
 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 Q3|T':l4  
(如Downhill-Simplex-algorithm) ]Ar\c["  
 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。 R2(3>`FJ  
Pcu#lWC$  
wY~&Q}U  
QQ：2987619807 %z#f.Ql