[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） }0oVIr  
@2;/-,4O  
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。 -z~;f<+I`  
k9_c<TSzu  
1. 线栅偏振片的原理 Pm/Rc  
RYyM;<9F  
2. 建模任务 6Bf a
B:  

wj{[g^y%  
| zyO;  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 /wX5>^  
 偏振元件的重要特性： 61~7 L^882  
 偏振对比度 o()No_.8H  
 透射率 tJvs ?eZ)  
 效率一致性 :V
!F~  
 线格结构的应用(金属) M~ku4ZP  
\\)9QP?  
3. 建模任务： o JX4+uJ  
7t3ps  
4. 建模任务：仿真参数 hd1aNaF-  
!Z!X]
F-fY  
偏振片#1: He)!Ez\X  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 [:(hqi!  
 高透过率(最大化) HZ[
.,DuW  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) {fI"p;|  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) mlO\wn-F  
偏振片#2: bV&"
jjEx  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 z(n Ba]^[F  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 uZml.#@4  
 光栅周期：100nm 80%L!x|  
 光栅材料：钨 P
47x-;  
<lgX=wx L  
5. 偏振片特性
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Fk  
7V2xg h!W  
 偏振对比度：(要求至少50:1) :pdl2#5H^  
U[
{vA6  
/@?lV!QiO  
>zo_}A!  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) 2C AR2V|  
VZ$^:.I0
  
~X<?&;6  
KP&$Sl  
6. 二维光栅结构的建模 (>SucUU  

P?h
B`5X  
)lH`a  
 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。 Vr:`?V9Q2(  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 b

;>?m  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 oc"
7|YG  
97k}{tG  
zG)vmysJf  
q.bxnta"  
7. 偏振敏感光栅的分析 E5yn,-GyE0  

a"D'QqtH  
 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。 .dsB\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) )lU9\"?o  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 #A&49a3^1  
8. 利用参数优化器进行优化 @a i2A|  

E?FUr?-[  

cHC4Y&&uZ  
 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。 @77+K:9I7  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 9v/=o`J#  
 在该案例种，提出两个不同的目标： X<Ag['r  
 #1:最佳的优化函数@193nm w!jY(WKU  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 EE-wi@  
"fC>]iA8I  
9. 优化@193nm LKBh{X0%(  
`<-/e%8  
 初始参数： +DaKP)H\:  
 光栅高度：80nm +~"(Wooi  
 占空比：40% aVZ/e^kk-  
 参数范围： +ryB
*nT  
 光栅高度：50nm—150nm 0),fY(D2T  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 48Jt1^  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 mD%IHzbn H  
eV"s5X[$  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 nrR2U`  
 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。 9)>+r6t  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 29zMs9oKPP  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 (Q=:ln;kM  
/!%?I#K{Wq  
10. 优化@193nm结果 Z23T
2  
V\AY=u  
 优化结果： BO2s(8  
 光栅高度：124.2nm Uy|Tu~  
 占空比：31.6% kt |j]:  
 Ex透过率：43.1% @Z5,j)  
 偏振度：50.0 mkq246<D~  
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。 Y;@]G=a   
Wt.['`c<  
 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。 bB)$=7\  
 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。
p W
@Yr  
 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。 <zm:J4&>T  
qHvU4v  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 WD1>{TSn  
!<out4Mz"  
bVzJOBe  
 初始参数： NKc<nYdK?  
 光栅高度：80nm NLu[<u U*  
 占空比：40% T\#Gc4  
 参数范围： /|3~
LvIt=  
 光栅高度：50nm—150nm (b.4&P"0  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) N,UUM|?9_  
 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% zK>m4+)~  
P 5.@LN  
 优化结果： hAsReZ?  
 光栅高度：101.8nm d|8-#.gV  
 占空比：20.9% ,f@j4*)  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） G9Noch9 g  
 偏振对比度：50.0 1M b[S{  
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。 Vl3-cW@p  
8llXpe  
12. 结论 ~7FS'!W,F
 
xm5?C>vu(  
 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) {jv+ JL"5  
 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 5V~vND* s  
(如Downhill-Simplex-algorithm) OT(0~,.GJ  
 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。
R"l6|9tmP  
|Qcj+HH.  
p+5J  
QQ：2987619807 vvs2:87zvJ