[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） j}O~6A>|  
UtPFkase  
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。 >L[n4x\  
V
&)Jvx}^  
1. 线栅偏振片的原理 4'u +%6+__  
IlN: NS  
2. 建模任务 4A0 ,N8ja}  

m#6RJbEz  
"i>?Tg^  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 !2L?8oP-z  
 偏振元件的重要特性： X.}i9a 6  
 偏振对比度 ^f6pw!  
 透射率 1.Kun !w  
 效率一致性 =D-u"
.{  
 线格结构的应用(金属) wT\JA4  
3 UUOB.  
3. 建模任务： Nini8@d  
>,%or cN  
4. 建模任务：仿真参数 !UHWCJ< <w  
((0nJJjz  
偏振片#1: PY81MTv0;  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 EPeKg{w  
 高透过率(最大化) 9r2l~zE  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) $[f-{B{>*  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) {:=sCY!  
偏振片#2: ri.}G  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内  T.d1?  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 [vv $"$z  
 光栅周期：100nm d{/#A%.  
 光栅材料：钨 ;Aqj$ x  
,
J;Cb}  
5. 偏振片特性 F/%M`?m"ie  
p"@[2hK  
 偏振对比度：(要求至少50:1) Cb}I-GtO  
m3T=x =  
KBC?SxJSJc  
Gxhr0'  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) sdp3geBYo  
!d.bCE~  
[?>\]  
W6c]a/
 
6. 二维光栅结构的建模 X!x
mto  

.9NYa|+0  
216=7O2F  
 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。 Cer&VMrQK  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 ;
_X2E~i[  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 TJ_Wz
e-lQ  
s$gR;su)g  
)JrG`CvdU  
Z".Xroq~  
7. 偏振敏感光栅的分析 Lv&9
s  

9Bao~(j/k  
 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\unQ1T  
 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) p>N8g#G  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 {8* d{0l  
8. 利用参数优化器进行优化 &+5ij;AD  

Sx8RH),k  

nEt{ltsS0  
 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。 $c{fPFe-  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 1*GL;W~ix*  
 在该案例种，提出两个不同的目标： 6gs0Vm  
 #1:最佳的优化函数@193nm 5,R4:y ?cK  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 X5pb9zRq  
R53^3"q~  
9. 优化@193nm xx@[ecW  
uv=a}U;  
 初始参数： $b~[>S-Q  
 光栅高度：80nm W3zYE3DZf  
 占空比：40% t"s$YB>}  
 参数范围： ZkJLq[:cM  
 光栅高度：50nm—150nm n$r
gJ  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) @<.ei)
cqb  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 xa'^:H $X  

&\=Tm~  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 .?vHoNvo  
 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。 JZdRAL2#v  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 !r8_'K5R(  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 ..kFn!5(g  
5sANF9o!  
10. 优化@193nm结果 uPq@6,+  
dS8ydG2  
 优化结果： eEBo:Rc9  
 光栅高度：124.2nm "F =NDF  
 占空比：31.6% +[R^ ?~VK  
 Ex透过率：43.1% eBH:_Ls_-^  
 偏振度：50.0 DaQ+XUH?  
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>%a  
* RyU*au  
 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。 $q*a}d[Q  
 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。 'QQq0.  
 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。 Y7zs)W8xTT  
&~Y%0&F,&  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 &09&;KJ  
=;4K5l{c  
jEE!H/  
 初始参数： wz)s  
 光栅高度：80nm IG{lr  
 占空比：40% @ x .`z
  
 参数范围： z4 <_>)p  
 光栅高度：50nm—150nm K&n-(m%  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 9%Tqk"x?  
 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% ?em8nZ'  
Do77V5  
 优化结果： 41]a{A
7q  
 光栅高度：101.8nm <S=(
`D  
 占空比：20.9% sE'c$H  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） c:e3hJ  
 偏振对比度：50.0 0%Le*C'yk  
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。 ^r-d.1  
-b iE  
12. 结论 g^Hf^%3xP  
B~^*@5#0|  
 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) >|c?ZqW  
 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 Ka6u*:/  
(如Downhill-Simplex-algorithm) $#-rOi /  
 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。 ImG8v[Q E  
4D2U,Ds  
*RxJ8.G  
QQ：2987619807 ~&<t++ g