[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） ^@xn3zJ  
Yg3emn|a  
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。 6y)NH 8l7  
q*K.e5"
'  
1. 线栅偏振片的原理 Z;GZ?NOlY  
Q>>II|~;J  
2. 建模任务 A{QA0X!p  

AU^5N3%j  
BjCg!6`XF  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 R9lb<`  
 偏振元件的重要特性： <>6DPHg~  
 偏振对比度 $<s 3;>t  
 透射率 si3@R?WR6*  
 效率一致性 $2gZpO|  
 线格结构的应用(金属) "\M^jO  

'#@tovr  
3. 建模任务： R8<P}mv  
L)j<;{J/Q0  
4. 建模任务：仿真参数 rnTjw "%  
*4|]=yPU  
偏振片#1: +OC~y:  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 _V-pr#lP1  
 高透过率(最大化) I Z{DR  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) =-|,v*  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) V'&`J
ZK6  
偏振片#2: xnD"LK  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 z;ko )  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 h1.<\GO  
 光栅周期：100nm /p_#8
}Uh  
 光栅材料：钨 lr_c  
80;^]l   
5. 偏振片特性 H|*Ual  
@fG'X  
 偏振对比度：(要求至少50:1) K/ 5U;oC  
/32x|Ow# 1  
s+OXT4>+  
l's*HEx
R  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) Doc_rQYku  
xl4A<  
tDIQ=  
TdWatvY5p  
6. 二维光栅结构的建模 Y]6kA5  

X(*MHBd  
6#DDMP8;I  
 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。 0JM`*f%n  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 ;_Z[' %  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 $|%BaEyk  
>
qC,IQ'  
o-_H+p6a  
U/l3C(bc!  
7. 偏振敏感光栅的分析 %$CV?K$C  

KoKd.%  
 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。 Iu|4QE  
 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) 8*Ke;X~N  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 Vx*O^cM  
8. 利用参数优化器进行优化 {kNV|E  

!ZrU@T  

^'ac|+  
 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。 1E]TH/JK  
 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@Q4fmH  
 在该案例种，提出两个不同的目标： -b$m<\0*  
 #1:最佳的优化函数@193nm )LDBvpJyQ  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 r!e:sJAB.  
GLtd6;V  
9. 优化@193nm {7Q)2NC  
{k8R6l1  
 初始参数： *9O@DF&*6  
 光栅高度：80nm h1REL^!c  
 占空比：40% >PmnR>x-rj  
 参数范围： zW9/[Db  
 光栅高度：50nm—150nm r"xs?P&/$  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) PJ3M,2H1b.  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 iV2v<ap.n  
PB(I3R9  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 F0x'^Z}Q;  
 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。 &5d~ODO  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 1'4?}0Dok  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 c.4WwzK  
^bk:
g}o  
10. 优化@193nm结果 (bp
4ly^  
mr2fNA>kR  
 优化结果： '|J~2rbyr  
 光栅高度：124.2nm /?Hq  
 占空比：31.6% C8t;E`  
 Ex透过率：43.1% _Nacqa  
 偏振度：50.0 ;:obg/;uJ  
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。 ZgA+$}U)uW  
s a{x.2/o}  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 AjD?_DPc  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 i62GZeE  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 pc2;2^U_  
w8}jmpnI  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 7!/!a*zg  
7Fzj&!>ti  
~CuJ$(9Y  
 初始参数： *aW:Z6
N  
 光栅高度：80nm weC.kx   
 占空比：40% ~$d(@T&  
 参数范围： COA*Q  
 光栅高度：50nm—150nm `z$=J"%? y  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) bXi(]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% 3/V0w|Z
gD  
@Y !Jm  
 优化结果： 9m%2&fjK^  
 光栅高度：101.8nm %l[]n;
*$  
 占空比：20.9% :!yPR  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） "7J38Ej\  
 偏振对比度：50.0 -% \LW1  
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。 d<RJH  
x%W%  
12. 结论 aGNbCm  
V3(8?Fz.  
 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) J,:Wv`N:9~  
 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 |j=Pj)5J  
(如Downhill-Simplex-algorithm) "0LSy x  
 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。 08+\fT [  
wOg#J  
L)c]i'WZ  
QQ：2987619807 *Hz]<b?