[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） u~rPqBT{d3  
r:{;HM+  
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。 "L4ZE4|)  
edai2O  
1. 线栅偏振片的原理 i.Rxx, *?  
K<wg-JgA  
2. 建模任务 GG
&J  

W3+;1S$k  
)7c/i+FsC  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 mzO5&h7  
 偏振元件的重要特性： q$7w?(Lk  
 偏振对比度 @\U;?N~k  
 透射率 L;\f^v(  
 效率一致性 xs 1V?0  
 线格结构的应用(金属) J,G/L!Bp  
t $m:  
3. 建模任务： sA~Ijg"6  
nt:Z
O,C:R  
4. 建模任务：仿真参数 4V<.:.k  
Tuz~T _M  
偏振片#1: k1'd';gQ  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 %y)]Q|  
 高透过率(最大化) 8B?*?,n5  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) ]FNe&o1zX  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) 7Y?59 [  
偏振片#2: y_``-F&Z  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 %)ri:Qq  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 %MCJ%Ph  
 光栅周期：100nm ? KDg|d  
 光栅材料：钨 `#*`hH8  
h e=A%s  
5. 偏振片特性 \zh`z/=92  
[_`<<!u>-  
 偏振对比度：(要求至少50:1) P^aNAa  
g#Z7ReMw  
vYybQ&E/  
v}5||s!=  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) '/s/o]'sUd  
C>Q|"Vf2  
6W<Ig;  
}S"qU]>8a  
6. 二维光栅结构的建模 8U
zF*gS  

m2%n:  
kXWC o6?  
 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。 ZcHd.1fXh  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 # uy^AC$  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 ~\*wt(o  
ki'<qa  
DaBy<pGb?  
ta@fNS4  
7. 偏振敏感光栅的分析 |hS^eK_  

e6>[ZC  
 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。 q>s`G  
 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) 2K^xN]]rG  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 e<{waJ1  
8. 利用参数优化器进行优化 ?
e%u[Q0  

D;hJK-Y  

_H@8qR  
 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。 SBaTbY0  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 y(*5qa<>  
 在该案例种，提出两个不同的目标： cm8co  
 #1:最佳的优化函数@193nm kT%m`  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 S\ K[l/  
B~E>=85z  
9. 优化@193nm (tF/2cZk  

L'$({  
 初始参数： /!_FE+  
 光栅高度：80nm i!G<sfL  
 占空比：40% I-Q(kWc  
 参数范围： #3O$B*gV6  
 光栅高度：50nm—150nm 6o^O%:0g  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) #<@_mbQ@|K  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 lmIphOUoIw  
NA YwuE-`  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 [B^V{nUBc  
 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。 Bw<$fT`  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 &?I3xzvK  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 |}: 
D_TX  
=y^g*9}_  
10. 优化@193nm结果 djn<Oc`  
7H)tF
&  
 优化结果： ug/P>0  
 光栅高度：124.2nm qL$\[(  
 占空比：31.6% bWZ
oGFT  
 Ex透过率：43.1% A&d_!u>  
 偏振度：50.0 1`1Jn*|TI  
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。 ?i\$U'2*z3  
<^+&A7Q-_  
 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。 FC4hvO(/m  
 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。 dCWq~[[  
 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。 &!*p>Ns)e  
; X/'ujg  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 orEb+  
wh3Wuh?x  
t&C0V|s79$  
 初始参数： F3nPQw{;  
 光栅高度：80nm -}5dZ;  
 占空比：40% kqCUr|M.P  
 参数范围： S+pm@~xe  
 光栅高度：50nm—150nm V'AZs;  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) _z3^.QP  
 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% d 8z9_C-  
^.[+)
0I  
 优化结果： )IuwI#pm  
 光栅高度：101.8nm +H_
 /  
 占空比：20.9% %Gjjl*`E  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） YY$O"!."
 
 偏振对比度：50.0 %%Wn: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，尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 |H8UT SX+  
} ejc  
12. 结论 >kV=h?]Y  
ibgF,N  
 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) +s5Yg,4*  
 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 (!<G` ;}u  
(如Downhill-Simplex-algorithm) h-@_.&P0e  
 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。 d`KW]HJw  
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c`V~?]I>  
QQ：2987619807 (<yQA. M