[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） TSKR~3D#  
C sx EN4  
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。 ,.TwM;w=  
{PS|q?  
1. 线栅偏振片的原理 I!Uj~jV  
P.'$L\  
2. 建模任务 7f\/cS^  

sV-UY!   
vg-'MG  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 <~P([5  
 偏振元件的重要特性： =0mXTY1  
 偏振对比度 b0h>q$b  
 透射率 Tk:%
YS;=  
 效率一致性 qd@Fb*  
 线格结构的应用(金属) ^9`~-w  
=:(<lKf,<F  
3. 建模任务： (F'?c1  
3Nk )  
4. 建模任务：仿真参数 WS2@; 8.N  
YnW,6U['{g  
偏振片#1: (&xIBF_6  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 .y2np  
 高透过率(最大化) BBHoD:l  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) 'aJm4W&j  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) /9(8ML#E  
偏振片#2: 3 , nr*R!  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内
uV\~2#o$_  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 >IEc
4  
 光栅周期：100nm ?Y'r=Q{w  
 光栅材料：钨 ;0;5+ J7  
Xf*}V+&WN  
5. 偏振片特性 V2BsvR`
  
R*>
EbOuI  
 偏振对比度：(要求至少50:1) R~d{Yv  
0JX/@LNg0  
V<0J j  
C:{&cIFrPe  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) z[*Y%o8-r  
mcLxX'c6<h  
WkSv@Y,  
[K#pU:lTH  
6. 二维光栅结构的建模  !AFii:#  

A=l1_8,`h  
GdtR /1  
 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。 *}Nh7>d(  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 W;ADc2#)  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 f<l.%B  
&~sk7iGi  
t0+D~F(g  
_T(MMc  
7. 偏振敏感光栅的分析 @W\H%VR  

#PZBh  
 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。 A
^@,Ha  
 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) ~PiCA  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 T[]kun  
8. 利用参数优化器进行优化 &E$:^a4d  

zR_yxs'  

Ng+Ge5C9  
 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。 XYHVw)  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 SCKpW#2dP{  
 在该案例种，提出两个不同的目标： `]m/za%7  
 #1:最佳的优化函数@193nm QliP9-im3  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 Ps9YP B-  
q.69<Rs  
9. 优化@193nm w"?E=RS  
8,YxCm ie  
 初始参数： ]WZi+  
 光栅高度：80nm &$hT27A>k  
 占空比：40% b%M|R%)]  
 参数范围： I<L<xwh1(E  
 光栅高度：50nm—150nm 6Rc%P)6  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ?KtvXTy{m  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 ~ZXAW~a}  
B)L;ja  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 2Ik@L,  
 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。 ljRR{HOl  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 NzuH&o][  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 |4u?Q+k%%  
%QKRl5RM-  
10. 优化@193nm结果 Trwk9 +  

Rhil]|a/  
 优化结果： 32ae? d  
 光栅高度：124.2nm 'ktWKW$ D  
 占空比：31.6% I0]"o#LjT  
 Ex透过率：43.1% \J?5Kl[*c  
 偏振度：50.0 ufWd)Q  
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。 \~`qE<Q/  
b6~MRfx`7  
 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。 'P5|[du+  
 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。 ?5#=Mh#  
 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。 xtP=/B/  
M/^kita  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 lg!{?xM  
uSi/|  
_Q3Ad>,U  
 初始参数： 1F_ 1bAh$  
 光栅高度：80nm Z`lCS o;  
 占空比：40% ewb/Z[4  
 参数范围： hSyA;*)U  
 光栅高度：50nm—150nm Q8
r
7  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) Mb0cdK?hA  
 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% M=aWL!nJ  
Q&Ox\*sMK  
 优化结果： (G:
K
?o)  
 光栅高度：101.8nm >{]mN5  
 占空比：20.9% %aeQL;# V  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） >f*[U/{ K  
 偏振对比度：50.0 63?fn~0\  
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。 wf8GH}2A  
dQ
4K^u  
12. 结论 uKZe"wN;  
);.q:"  
 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) H21\6 GY  
 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 fC4D#  
(如Downhill-Simplex-algorithm) `y!6(xI  
 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。 GL_a`.=@  
\4.U.pKY  
H.ZmLB  
QQ：2987619807 6!}tmdzR