[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） ;L1Q"Hxh  
^U"$uJz!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。 #|<\q*<  
6V{Sf9V|  
1. 线栅偏振片的原理 Ass :  
~m:oJ+:O  
2. 建模任务 !=(OvX_<  

d}@b 3  
='!E;  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 ,%)O/{p_  
 偏振元件的重要特性： [{iPosQWj  
 偏振对比度 '%Cc!63t*  
 透射率 +,7nsWV  
 效率一致性 oeV.K.  
 线格结构的应用(金属) b 6kDkE  
t zn1|  
3. 建模任务： k }amSsE  
``X1xiB  
4. 建模任务：仿真参数 3K;V3pJ].  
Y~E 8z
 
偏振片#1: b|SDg%e  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 =VC"X?
N  
 高透过率(最大化) i}u,_ }  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) ,7HlYPec  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) z):LF<  
偏振片#2: O*Gg57a  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 W&g@o@wa  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 ^/6LVB*  
 光栅周期：100nm _3Kow{y\  
 光栅材料：钨 Q$Q>pV;uH  
6zyxGJ(  
5. 偏振片特性 4d x4hBd  
!uZ)0R  
 偏振对比度：(要求至少50:1) ^(+
X|t  
V^* ];`^  
k|hy_? *  
"A(D}~i  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) lJHU1 gu  
:@rq+wvP  

;AH8/M B9  
Y0z)5),[U:  
6. 二维光栅结构的建模 v(0IQ  

b=L4A,w~a  
MnLo{G]  
 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。 7MbV|gM}  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 KPi_<LuK  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 t.rlC5 k  
2v$\mL  
QLm#7ms*y  
fw&cv9X(IU  
7. 偏振敏感光栅的分析 2y"L&3W  

:$=]*54`T  
 可通过“偏振分析器”对偏振敏感光栅进行分析，该工具是VirtualLab光栅工具箱的一部分。 <lkt'iT=Sz  
 偏振片最重要的几个特性可直接进行选择(如偏振度、透射率和反射率)
C1`fJhy  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 */_$' /qV  
8. 利用参数优化器进行优化 gB_gjn\  

uQ
hI)  

T^ )\  
 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。 8l>7=~Egp  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 ul-O3]\'@  
 在该案例种，提出两个不同的目标： w#d7  
 #1:最佳的优化函数@193nm 9oj#5Hq  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 N,bH@Q.Ci  
>6KwZr BB  
9. 优化@193nm u?4d<%5R!  
]\1H=g%Ou  
 初始参数： |4C5;"Pc  
 光栅高度：80nm IKrojK8-?  
 占空比：40% 3^Q;On|  
 参数范围： 3,"G!0 y.  
 光栅高度：50nm—150nm s?J
OGu  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 8kf5u#,'  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 j6d{r\!$4  
rDWwu'  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 ;S9 z@`a.  
 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。 v t_lM  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 *kt|CXxAS8  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 bXz*g`=;  
oe*fgk/o9  
10. 优化@193nm结果 Yc:>Yzj(z  
b:PzqMh{G  
 优化结果： ok1w4#%,  
 光栅高度：124.2nm ,`ba?O?*G  
 占空比：31.6% 3>v-,S+  
 Ex透过率：43.1% }vb.>hy  
 偏振度：50.0 2U`!0~pod  
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。 )b~+\xL5J  
v]'\]U^  
 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。 m f\tMik<  
 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。 ~#dfZa&   
 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。 SN 4JX  
|&MOus#v  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 !S'!oinV  
L0R$T=~%)  
YIs_.
CTi  
 初始参数： ~J0
r%P  
 光栅高度：80nm !<<wI'8  
 占空比：40% gDjAnz#  
 参数范围： 6"9(ce KX  
 光栅高度：50nm—150nm #bS}?fj  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) R_=fH\c;  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% Qoa&]]  
vW0U~(XlN  
 优化结果： ub2B!6f a  
 光栅高度：101.8nm 5,BvT>zFY  
 占空比：20.9% f.c2AY~5[  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） O<J
<)_W)  
 偏振对比度：50.0 5S ) N&%  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求，尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 @zJiR{Je-U  
d/b\:[B@  
12. 结论 '(zP;  
wkY$J\J  
 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) ba)hWtenH  
 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 /vPr^Wv  
(如Downhill-Simplex-algorithm) R1Fcd@DWD  
 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。 P\h1%a/D  
Q$5%9  
N+vsQ!Qz  
QQ：2987619807 jw)c|%r>