[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） "ux]kfoT  
or}*tSKX  
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。 8n5nHne  
=joXP$n^  
1. 线栅偏振片的原理 I})
t  
,rQ)TT  
2. 建模任务 Ky#B'Bh}`g  

+o]BjgG  
'hO;sL  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 9^ p{/Io  
 偏振元件的重要特性： 1 ],, Ar5  
 偏振对比度 acQNpT  
 透射率 \_nmfTr
!K  
 效率一致性 8"mW!M  
 线格结构的应用(金属) .A)Un/k7  
@BUqQ9q:  
3. 建模任务： I^(#\vRW  
t<F]%8S  
4. 建模任务：仿真参数 uz3pc;0LPY  
'-33iG  
偏振片#1: JZ/O0PW  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 [P=[hj;  
 高透过率(最大化) 2Fgt)`{!  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) (M,VwwN  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) {$YD-bqY  
偏振片#2: '<< ~wt  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 3n(gfQo-o  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率  F'FZ?*a  
 光栅周期：100nm yr2L  
 光栅材料：钨 ^z}lGu  
+'KE T,  
5. 偏振片特性 7G(f1Y  
(0#F]""\e  
 偏振对比度：(要求至少50:1) QM_X2Ho  
F(9 Y/UXH  
aroVyUs3j  
-{U>} Y)  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) 'z}M[h K]  
4z%#ZIy3   
Q&7)vs  
o 7W Kh=  
6. 二维光栅结构的建模 F] ?@X  

aq+IC@O  
4bev*[k  
 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。 i4zV
(  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 %=9yzIjbAt  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 xX/s1(P  
:q64K?X  
1D
ya?}3  
5 k%9>U%$  
7. 偏振敏感光栅的分析 bk"k&.C^+  

!Nl.Vb  
 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@;)dLo0z  
 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) OssR[$69  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 )w2K&Zr0  
8. 利用参数优化器进行优化 !@<@QG
-  

KU|BT.o8  

Zfy
~mv$  
 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。 XQ3*  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 @>fO;*  
 在该案例种，提出两个不同的目标： X')Zm+  
 #1:最佳的优化函数@193nm S1^nC tSF  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 -*%!q$:  
Fu4EEi  
9. 优化@193nm hkwa""-  
Yi&-m}  
 初始参数： 6`qr:.  
 光栅高度：80nm %x}&=zx0*1  
 占空比：40% !/6\m!e|1R  
 参数范围： UiR,^/8ED  
 光栅高度：50nm—150nm p2x1xv  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) wD6!#t k  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 _2m[(P9d  
7"F|6JP"$c  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 %l:|2s:  
 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。 * {gxI<  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 PW*;Sp  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 NFY|^*bll  
w53z*l>ek  
10. 优化@193nm结果 g=xv+e  
t{Hh&HX  
 优化结果： @A2/@]HBm  
 光栅高度：124.2nm to&N22a$  
 占空比：31.6% CZJHE>  
 Ex透过率：43.1% T9z4W]T  
 偏振度：50.0 .]j#y9>&w%  
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。 LG=X)w)W4S  
M|UxE/  
 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。 3w/( /|0  
 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。 @ /UOSU  
 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。 tw'hh@7-Y  
S<eZd./p6  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 N7*CP|?E  
8:HSPDU.  
l:Dn3Q  
 初始参数： fJLf7+q  
 光栅高度：80nm !Ea&]G  
 占空比：40% Vk-W8[W 7  
 参数范围： I9
}+(6  
 光栅高度：50nm—150nm T-9k<,>?  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ;TL(w7vK  
 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%
$ViojW>  
T?X^0UdJj  
 优化结果： .pZo(*  
 光栅高度：101.8nm ~`t%M?l  
 占空比：20.9% ?R;nL{  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） >ik1]!j]Lv  
 偏振对比度：50.0 ybZ}  
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。 i8Fs0
U4"  
3`58ah  
12. 结论 Z-(} l2\  
<S]KaDu^  
 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) PZys u  
 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 6Z~Ya\~.g.  
(如Downhill-Simplex-algorithm) v9%nau4  
 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。 QXdaMc+Ck  
Dd| "iA  
dh&W;zs  
QQ：2987619807 TdQ]G2