[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） 5'{QMnfB  
6_yatq5c  
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。 /u]#dX5  
NhYUSk ~u  
1. 线栅偏振片的原理 L?8OWLjRy  
L*6<h  
2. 建模任务 &dw=jHt  

9$[
MM*r  
9w&CHg7D i  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 ]-X\n  
 偏振元件的重要特性： gV:0&g\v  
 偏振对比度 0%\fm W j  
 透射率 %t9Kc9u3p  
 效率一致性 a.O"I3{?h  
 线格结构的应用(金属) 'MyJw*%b]  
SZtSUt(ss  
3. 建模任务： ?0z/i^I  
6y`FW[  
4. 建模任务：仿真参数 _Y6Ezh.  
fyx Q{J  
偏振片#1: i6;rh-M?.  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 4>Q] \\Lc  
 高透过率(最大化) [CV0sYEA  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) trLxg H_Y  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) #t# S(A9)  
偏振片#2: drwxrZt   
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 -biw{  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 _ qQ  
 光栅周期：100nm 8)
`  
 光栅材料：钨 ">fRM=fl  
& }"I!  
5. 偏振片特性 \ sz
](X  
!#olG}#[  
 偏振对比度：(要求至少50:1) EjEXev<]  
mkBQTQGT  
:}SR{}]yXs  
lY|]  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) &s\,+d0  
t[b(erO'  
rX`fjS*C  
^:O*Sx.CA  
6. 二维光栅结构的建模 mII8jyg*c  

hSh^A5 /  
@ <'a0)n>  
 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。 l,b_'
m@  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 dftX$TS  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。
n2F*a  
M&/e*Ta5  
:}v:=ck  
QX(t@VP  
7. 偏振敏感光栅的分析 f
,-'eW/j  

7:.!R^5H  
 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。 Z3Xgi~c  
 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) G6"4JTWO  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 9<Th: t|w  
8. 利用参数优化器进行优化 FQMA0"(G$  

fX&g. fH  

M|$A)D1  
 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。 <&t[E0mU  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 yN}<l%  
 在该案例种，提出两个不同的目标： CTX%~1_`O  
 #1:最佳的优化函数@193nm <2+FE/3L  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 V5I xZn%  
x1#6~283  
9. 优化@193nm ]RW*3X  
rN {5^+w  
 初始参数： ,=}+.ax  
 光栅高度：80nm C[JPohm  
 占空比：40% @d[)i,d:G  
 参数范围： %U97{y  
 光栅高度：50nm—150nm Ti5"a<R4m6  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) D4+OWbf6  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 LkX
F~  
9Bu=8P?  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 n]wZ7z  
 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。 xkz`is77Y@  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 X*:)]p(R  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 ?kc,}/4  
4wwRNu*  
10. 优化@193nm结果 nyd'79~>G  
W4AFa>h  
 优化结果： 9kU|?JE  
 光栅高度：124.2nm sVIw'W  
 占空比：31.6% #!M;4~Sfx  
 Ex透过率：43.1% 9'\*
Ip^
  
 偏振度：50.0 *IC9))PGJ  
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。 }nNCgH  
eZRu{`AF*  
 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。 ?u M2|Nk  
 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。 cz*Z/5XH  
 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。 >K;C?gHo  
2ISnWzq;  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 j}DG +M  
pd}af iF  
k%ckV`y  
 初始参数： ]4oF!S%F  
 光栅高度：80nm R&s\h"=*  
 占空比：40% ;z^C\=om  
 参数范围： .AHww7  
 光栅高度：50nm—150nm I=yy I  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) PF/eQZ*4  
 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% {= l9{K`~  
'd=B{7k@  
 优化结果： @{UtS2L  
 光栅高度：101.8nm rM(2RI4O`0  
 占空比：20.9% k:kx=K5=4  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） #s^~'2^%4  
 偏振对比度：50.0 `zOQ*Y&  
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。 \P0>TWE  
|
B.tBt^  
12. 结论 L(eLxw e%  
Q68q76  
 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) go$zi5{h#  
 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 Q>emyij  
(如Downhill-Simplex-algorithm) 2p|[yZ  
 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。 JN-wToOF  
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QQ：2987619807 ^iaG>rvA