[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） $^e(?Pq  
).)^\  
该应用案例说明了两个不同紫外光谱偏振片的参数优化，紫外偏振片具有亚波长线栅结构。两个系统具有不同的功能，如193nm工作波长和以及在期望光谱范围内效率的一致性。 (`&SV$m  
1l5'N=hL  
1. 线栅偏振片的原理 ;il+C!6zpf  
6&+}Hhe  
2. 建模任务 %I=/ y  

x4i&;SP0  
qZdA%  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 +B[XTn,Cru  
 偏振元件的重要特性： o@m7@$7  
 偏振对比度 0GW69 z  
 透射率 P~#LbUP(  
 效率一致性 Wf3{z D~  
 线格结构的应用(金属) ef7BG(  
4p7j"d5  
3. 建模任务： DUSQh+C  
v.ow`MO=;  
4. 建模任务：仿真参数 *k,{[b  
7~r_nP_  
偏振片#1: ay =B<|!  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 L=<$^m  
 高透过率(最大化) l,9rd[  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) Pv=]7>e  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) FJqg,  
偏振片#2: +f$ {r7  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 ,k1ns?i9KH  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 ^;K"Y'f$  
 光栅周期：100nm qu.AJ*  
 光栅材料：钨 9@?|rje9  
~]24">VZf  
5. 偏振片特性 39m8iI%w[  
(/^?$~m"  
 偏振对比度：(要求至少50:1) z}iz~WZ  
2kOaKH[(q  
GDs/U1[*  
#S]O|$&*  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) Xgl %2'  
+vH#xc\'  
&> _aY
#  
9ei<ou_s  
6. 二维光栅结构的建模 Zx`/88!x[  

c}!`tBTm  
-7XaS&.4  
 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。 cd~QGP_C  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 4jlwu0L+  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 \ KsKb0sM  
]k BC,m(  
Ki1 zi~  
8Ht=B,7T  
7. 偏振敏感光栅的分析 @\:@_}Z`_}  

*3h_'3yo@  
 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。 VD $PoP  
 偏振片最重要的几个特性可直接进行选择(如偏振度、透射率和反射率) Z%b1B<u$  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 |MN2v[y  
8. 利用参数优化器进行优化 [S-#}C?~  

+ rM]RFi  

3g56[;Up?  
 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。 WRRR"Q$  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 ?!$Dr0r  
 在该案例种，提出两个不同的目标： D><^7nr%  
 #1:最佳的优化函数@193nm +;*4.}  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 GO*D4<#u  
i7
rk%q  
9. 优化@193nm wzmQRn;s  
Jh36NE8r  
 初始参数： 56u_viZ=8  
 光栅高度：80nm [
jxh$}?P  
 占空比：40% |VjD. ]I  
 参数范围： }[PC YnS  
 光栅高度：50nm—150nm /n:Q>8^n'W  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ^; }Y ZBy  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 8A/rkoht*  
!w0=&/Y{R  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 &m]jYvRc  
 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。 D'^%Q_;
u  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 wbk$(P'gN  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。  [@3.dd  
W59xe&l  
10. 优化@193nm结果 et(AO)uv6  
r^ '
 
 优化结果： !t{  
 光栅高度：124.2nm <K>qK]|C  
 占空比：31.6% -D1
A  
 Ex透过率：43.1% t1$pl6&,  
 偏振度：50.0 EN,}[^Z  
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。 9%0^fhrJ  
Hq?dqg'%~  
 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。 mgodvX  
 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。 6TXTJ]er  
 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。 RX^Xtc"  
g@>93j=cZU  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 nyOmNvZf  
(B?ZUXM,  
vTWm_ed+^  
 初始参数： \>{;,f  
 光栅高度：80nm `7?EE1o  
 占空比：40% #>sIXY  
 参数范围： 8_O?#JYi  
 光栅高度：50nm—150nm R+=wSG]  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) am7~  
 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% UgZL<}  
C<w&mFozL  
 优化结果： 8kE3\#);\  
 光栅高度：101.8nm 7?);wh7`  
 占空比：20.9% M~+DxnJ=  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） ft4hzmuzM  
 偏振对比度：50.0 mrr -jo  
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'b9.ki\  
8q:# '  
12. 结论 b&AeIU}&  
@18}'k  
 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) ,3!4 D^  
 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 rD9:4W`^  
(如Downhill-Simplex-algorithm) vskp1Wi(  
 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。 &VG  
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QQ：2987619807 \l`{u)V