[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） ]1k"'XG4,  
xG|T_|?  
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。 K,'v{wSr  
quGvq"Y>  
1. 线栅偏振片的原理 yoc;`hO-  
/-v6jiM  
2. 建模任务 eK)R=M@i  

G!L(K  
N(W;\>P  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 Gi=s|vt  
 偏振元件的重要特性： ccPTJ/%$  
 偏振对比度 1O{(9nNj  
 透射率 W3.(s~)o  
 效率一致性 ;p_@%*JAx  
 线格结构的应用(金属) X{YY)}^  
a6<UMJ  
3. 建模任务： c1
x{$  
^/V>^9CZ  
4. 建模任务：仿真参数 <jwQ&fm)/R  
g,61'5\  
偏振片#1:
jr`;H  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 uihU)]+@t/  
 高透过率(最大化) 2f8\Osn>m  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) h%*@82DKK  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) %&[=%zc  
偏振片#2:
Wq}Y|0c  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 j'QPJ(`~1l  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 ;ifPqLkO  
 光栅周期：100nm j2GTo~muq  
 光栅材料：钨 w28&qNha  
ZCC T  
5. 偏振片特性 hq|I%>y  
{IgLH`@  
 偏振对比度：(要求至少50:1) |mp~d<&  
[0M`uf/u  
92 oUQ EK  
y`Nprwb  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) CAT{)*xc  
JV`"kk/  
FD[o94`%  
,%X"Caz  
6. 二维光栅结构的建模 Zb4+zps^-  

nQaryL  
>.o<}!FW  
 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。 iz-B)^8.  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 8W"Xdv{  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 fG_<HJS(~  
^(+@uuBx  
B{hV|2  
3n3$?oV  
7. 偏振敏感光栅的分析 <To$Hb,NP  

&y&pjo6v1  
 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。 f>zd,|)At  
 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) 5I>a|I!j  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 me+u"G9I;  
8. 利用参数优化器进行优化 !~_6S*~  

'A{B[  

uGU-MC*  
 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。 #\l#f8(l  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 dh-?
_|"  
 在该案例种，提出两个不同的目标： q5G`N>"V  
 #1:最佳的优化函数@193nm Ov~vK\  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 H.]p\UY9  
S|  
9. 优化@193nm @QfbIP9  
-,qGEJ  
 初始参数： ql I1<Jx  
 光栅高度：80nm o\
N^Uu  
 占空比：40% sUk&NM%>  
 参数范围： DCSmEy`.  
 光栅高度：50nm—150nm :qvA'.L/;z  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) d04fj/B  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 -?L3"rxAP  
x }.&?m  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 MUi#3o\f  
 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。 8E|FFHNK<2  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 'NN3XyD
 
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 @@5JuI-!  
TUX:[1~Nf[  
10. 优化@193nm结果 r"W<1Hu  
7e:7RAX  
 优化结果： #&Fd16ov  
 光栅高度：124.2nm )(h<vo)-zX  
 占空比：31.6% I#-T/
1N  
 Ex透过率：43.1% o@qI!?p&  
 偏振度：50.0 =zRjb>  
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。 q9B5>Ye)  
fiQ/ &]|5  
 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。 \79aG3MyK  
 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。 2#Y5*r's\  
 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。 -ze@~Z@  
X=[`+=  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 tg;AF<VI  
rW[7 _4  
_/5xtupxE  
 初始参数： Qy\Koo  
 光栅高度：80nm Wl{wY,u  
 占空比：40% N#8$pE  
 参数范围： bj=YFV+  
 光栅高度：50nm—150nm z<u@::  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) /H$/s=YU\U  
 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% 3gz4c1 s^:  
6D29s]h2  
 优化结果： `_E@cZ4  
 光栅高度：101.8nm $`txU5#vs  
 占空比：20.9% x<>In"QV
 
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） E|ZLz~  
 偏振对比度：50.0 ePY69!pO5e  
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。 J72YZrc  
r~sQdf  
12. 结论 YA@OA$`E  
B'KZ >jO  
 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) e2Df@8>  
 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 =Cp}iM  
(如Downhill-Simplex-algorithm) 
J0yo@O  
 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。 g({dD;  
7_]Bu<{f  
CDGN}Q2_  
QQ：2987619807 ek]CTUl*