[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） gN1b?_g  
%&5 !vK  
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。 z:-a7_  
\~d|MP}"F:  
1. 线栅偏振片的原理 DZ5%-  
3Ba>a(E  
2. 建模任务 >J^bs &j  

>(S4h}^
I  
no`c[XY  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 /"+YE&>\  
 偏振元件的重要特性： f9u^/QVS&  
 偏振对比度 <uDEDb1|l  
 透射率 h 1G`z  
 效率一致性 ewg&DBbN"  
 线格结构的应用(金属) r/'9@oM  
)$Xd#bzD|  
3. 建模任务： Ks.m5R  
>B/ jTn5=  
4. 建模任务：仿真参数 }UJS*mR  
}NW^?37  
偏振片#1: \.y|=Ql_u  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 2%U)y;$m2  
 高透过率(最大化) )QEvV:\  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) *#-X0}'s  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段)  hX?L/yf  
偏振片#2: Q1 ?O~ao  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 ]C_g:|q  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 lb ol+O65  
 光栅周期：100nm ?F]Yebp^  
 光栅材料：钨 B?9K!c  
h~haA8i?{  
5. 偏振片特性 ^IGutZov  
&S}%)g%Iv9  
 偏振对比度：(要求至少50:1) gQ4Q h;  
U<{8nMB  
Qg;A (\z  
P3V=DOG"  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) _Qg^>}]A1  
c;c'E&9P]  
&QO~p3M  
nlJ~Q_E(  
6. 二维光栅结构的建模 oV
utHt  

Z3?,r[   
5('_7l  
 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。 wU,{5w  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 k<RJSK8  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 ~6m-2-14q  
T.O^40y  
ufAp7m@ud  
Bf!i(gM  
7. 偏振敏感光栅的分析 !c-Ie~GIT  

q(<#7spz  
 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
o; ;  
 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) Y)^qF)v,d  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 >yFEUD:  
8. 利用参数优化器进行优化 G6K;3B  

meunAEe  

H?98^y7  
 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。 n B4)%  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 S!Ue+jW  
 在该案例种，提出两个不同的目标： G0Zq:kJ  
 #1:最佳的优化函数@193nm @/h_v#W  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 Jcf'Zw"\  
7uG@hL
36  
9. 优化@193nm %^s;{aN*!  
nB"r<?n<  
 初始参数： Nf8."EDUW  
 光栅高度：80nm <"w;:Zs  
 占空比：40% eUlF4l<]  
 参数范围： 0STtwfTr:  
 光栅高度：50nm—150nm iTsmUq<b]l  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) y~'F9E!i  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 7[5g_D t  
?:l3O_U5  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 Q4e*Z9YJ  
 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。 <>$`vuU  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 ?8[,0l:|  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 DpjiE/*  
%7=B?c|  
10. 优化@193nm结果 YW55iyM  
]-"~?  
 优化结果： @ hH;d\W#  
 光栅高度：124.2nm ~_ss[\N  
 占空比：31.6% xCwd*lsM  
 Ex透过率：43.1% *0zdI<Oe  
 偏振度：50.0 pQ%~u3  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 ?"f\"N  
;
okFm  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 *sK")Q4N  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 E!<w t  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 ;;rEv5 /  
HqNM31)  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 >qh8em  
MmH[ 7R  
[=*c8  
 初始参数： 4mR{\ d  
 光栅高度：80nm ,E,oz{,i(  
 占空比：40% WE\@ArY>  
 参数范围： lc1?V
d$  
 光栅高度：50nm—150nm D?;8bI%"  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) S*;8z}5<\  
 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% )]x/MC:9r  
/V@~Vlww  
 优化结果： q\wT[W31@  
 光栅高度：101.8nm EIZSV>  
 占空比：20.9% q#9JJWSs  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） 0>h
V?A  
 偏振对比度：50.0 UjLZ!-}  
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。 +Hx$ABH  
dqwCyYC  
12. 结论 j2O?]M  
{2wfv2hQ  
 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) W,&z:z>  
 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 dx['7l;I  
(如Downhill-Simplex-algorithm) XBQ]A89G  
 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。 sevaNs  
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QQ：2987619807 H^y%Bi&^