[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） %SL'X`j  
0Kxc$c  
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。 t8,s]I&  
pDO&I]S`q0  
1. 线栅偏振片的原理 C#`VVtei  
NuKktQd  
2. 建模任务 L<encPJt  

F'DO46  
0!YB.=\{_q  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 pt&(c[  
 偏振元件的重要特性： GpV
"KVJJ/  
 偏振对比度 q[#2`  
 透射率 A>8uLO G}  
 效率一致性 g<VJ4TE6R  
 线格结构的应用(金属) /pZ]:.A  
b/:&iG;
 
3. 建模任务： ^b=9{.5  
1H{M0e  
4. 建模任务：仿真参数 Z> jk\[  
,rT62w*e  
偏振片#1: xwr<ib:  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 ?r"'JO.w  
 高透过率(最大化) lL.3$Rp;  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) y~CK&[H  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) !%<bLD8  
偏振片#2: &R:$h*Wt|  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 y#Je%tAe 2  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 _,Wb`P  
 光栅周期：100nm Z&gM7Zo8  
 光栅材料：钨 :|3n`,  
Gj[`r  
5. 偏振片特性 kGsd3t!'  
F3$@6J8<[z  
 偏振对比度：(要求至少50:1) ]5X=u(}  
3[plwe  
E?1"&D m  
IKx]?0sS  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) aV?dy4o$  
<<}t&qE%2%  
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zi7,?bD  
6. 二维光栅结构的建模 ]]~tFdh  

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SXfuPM  
 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。 K]4XD1n7  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。
O(U'G|  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 :=qblc  
;Z%PBMa  
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P+  
q 65mR!)  
7. 偏振敏感光栅的分析 R4+Gmx1  

o";5@NH  
 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。 wg<UCmfu!  
 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) ]PQ] f*Ik>  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 cNX,%  
8. 利用参数优化器进行优化 Ve,h]/G  

o RT<h  

K?[*9Q'\  
 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。
"iFA&$\  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 Ig9yd S-.  
 在该案例种，提出两个不同的目标： %Q9 iR5?  
 #1:最佳的优化函数@193nm kigq(a  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 $2u^z=`b!%  
/5 rWcX  
9. 优化@193nm u~MD?!LV  
Jj=0{(X  
 初始参数： ~Q7)6%  
 光栅高度：80nm ]
.Mr&@  
 占空比：40%  wfr+-  
 参数范围： We
z"E2J`  
 光栅高度：50nm—150nm r83chR9  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) N\ nr  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 ,VK! 3$;|  
'\yp}r'u  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 e_3KNQ`kA  
 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。 r?Y+TtF\e  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 pAwmQ
S\W  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 !FwR7`i  
iwb]mJUA  
10. 优化@193nm结果 %si5cc?  

>XzP'h  
 优化结果： 1eG@?~G  
 光栅高度：124.2nm >y<yFO{  
 占空比：31.6% 'M"JF;*r  
 Ex透过率：43.1% e~7h8?\.q  
 偏振度：50.0 GtZkzVqLd  
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。 Sb_T _m  
>?b<)Q*<  
 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。 yxfV|ox  
 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。 slSQ\;CDA  
 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。 FQNw89g  
C4V#qhj  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 NXhQdf  
C^Jf&a  
"52nT  
 初始参数： v` 9^?Xw)  
 光栅高度：80nm 7ky$9+~  
 占空比：40% rx^vh%/ Q!  
 参数范围： IEb"tsel  
 光栅高度：50nm—150nm FS.z lk\D=  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) I W_:nm6  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% RfPRCIo  
QInow2/u  
 优化结果： @d5G\1(%  
 光栅高度：101.8nm 7Gb(&'n  
 占空比：20.9% l@}BWSx&ms  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） IbRy~  
 偏振对比度：50.0 Pw4j?pv2  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求，尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 Y~=]RCg  
mPHn &4  
12. 结论 t
>89( k  
)3i}(h0  
 应用的偏振分析器可以评价偏振光栅与波长和角度的关系。(同样适用于极紫外光谱范围) 5H_%inWM  
 VirtualLab参数优化工具箱提供了不同的优化方式，用以改善提高光学元件的性能 U].u) g$  
(如Downhill-Simplex-algorithm) "Fv6u]Rv  
 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。 kqYvd]ss  
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