[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） NldeD2~H  
{0 IEizQ|i  
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。 6FFQoE|n
 
)hGRq'WA=  
1. 线栅偏振片的原理 mJ2>#j;5f  
O(2)A>}  
2. 建模任务 f"\G"2C  

s2FJ^4  
\DI%/(?  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 bS=aFl#  
 偏振元件的重要特性： JS]6jUB<B  
 偏振对比度 _z4c7_H3  
 透射率 C_mPw  
 效率一致性 6 9_etv  
 线格结构的应用(金属) M0YV Qa  
)kfj+/  
3. 建模任务： vq-Tq>  
>k)}R|tJ  
4. 建模任务：仿真参数 kq&xH;9=.  
u(iEuF;7  
偏振片#1: #EQwl6  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 "xe %  IS  
 高透过率(最大化) KAVe~j"  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) Wnm?a!j5  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) Nj4=  
偏振片#2: M S$^m2  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 Y3KKskhLx  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 z UN&L7D  
 光栅周期：100nm P(D0ru  
 光栅材料：钨 CT(VV6I\  
In<L?U?([D  
5. 偏振片特性 \wwY?lOe  
{>$i)B  
 偏振对比度：(要求至少50:1) =m]|C1x  
pxy=edd  
`/$yCXy  
0/z=G!z\  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) M*li;  
nQbF~  
jYE<d&Cq  
L@xag-b i  
6. 二维光栅结构的建模 #D4gNQg@R  

^'9:n\SKQ  
/o%J /|  
 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。 Zt;3HY=y  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 r$7fw}'I  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 ,tqMMBwC~_  
V/xGk9L~  
|-t>_+. J'  
@)nxX))a  
7. 偏振敏感光栅的分析 bWU4lPfP  

kYMKVR  
 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。 <=D!/7$O  
 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) otaB$Bb  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 euO!vLdX  
8. 利用参数优化器进行优化 )lB 3U  

u~[=5r  

{-?^j{O0.  
 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。 JAEn 72  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 7tbM~+<0  
 在该案例种，提出两个不同的目标： g>].m8DZ'  
 #1:最佳的优化函数@193nm phkfPvL{  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 m+&)eQ:  
}_,1i3Rip  
9. 优化@193nm .%Pt[VQ  
YKCd:^u  
 初始参数： 0i%r+_E_  
 光栅高度：80nm jNjm}8`t  
 占空比：40% l6kqP  
 参数范围： p@`]9tLP(K  
 光栅高度：50nm—150nm M`m-@z  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) pCOtk'n  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 ]dvNUD   
:&59N^So|  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 F`C$F!GE  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 #>[BSgW  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 Eu;f~ V  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 b# v+_7  
|/!3N  
10. 优化@193nm结果 acG4u+[ ]  
CSu}_$wC#  
 优化结果： p1}m_  
 光栅高度：124.2nm CGYZEPRR  
 占空比：31.6% 5}v<?<l9\  
 Ex透过率：43.1% :9c[J$R4  
 偏振度：50.0 X
Xwe/>J  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 o'#ow(X  
#Cy9E"lP  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 uC2-T5n'  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 ^"  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 a%FM)/oI|T  
r0xmDJ@y  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 LN!e_b  
JSf \ApX  
eG&3E`[  
 初始参数： tV'>9YVdG  
 光栅高度：80nm 3$TU2-x;g  
 占空比：40% SO!|wag$  
 参数范围： %qI.Qw$  
 光栅高度：50nm—150nm ?q lpi(  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) \x(ILk|'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% |O!G[|/3  
m N&G  
 优化结果： BSyl!>G6n8  
 光栅高度：101.8nm ].(l^W  
 占空比：20.9% gL/D| =  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） W08rGY  
 偏振对比度：50.0 :"im2J  
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。 PKxI09B  
#uc9eh}CWO  
12. 结论 p#QR^|7"  
^F="'/Pq[  
 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) l(~i>iQ 4  
 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 Fk4T>8q2;  
(如Downhill-Simplex-algorithm) G*y! Q  
 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。 v9_7OMl/x  
f6$$e+  
C)z?-f  
QQ：2987619807 y' r I1eF