[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） Qm86!(eZ-  
qv|geBW  
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。 3gZ|^h6 +  
d7Lna^  
1. 线栅偏振片的原理 ~*R"WiDtI  
0X =Yly*m@  
2. 建模任务 A+i|zo5p=k  

td{M%D,R"  
_r0[ z  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 1+6)0 OH{  
 偏振元件的重要特性： "i/ l'  
 偏振对比度 qTFktJZw  
 透射率 "{-jZdq'  
 效率一致性 z45 7
/zO  
 线格结构的应用(金属) f,{O%*PUA  
ZaYux-0]kF  
3. 建模任务： ?.66B9Lld  
9C[i#+_3M  
4. 建模任务：仿真参数 Tvf%'%h1  
:[f2iZ"  
偏振片#1: ./nq*4=  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 #T_m|LN7  
 高透过率(最大化) 7u/_3x1  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) B[k {u#Kp  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) -Bymt[  
偏振片#2: mZLrU<)Y  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 P)bS ;w\(Y  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 w~EBm=v_>  
 光栅周期：100nm mD@#,B7A  
 光栅材料：钨 yxq+<A4,a  
#;ezMRKM"  
5. 偏振片特性 /7Z5_q_  
KICy! "af  
 偏振对比度：(要求至少50:1) F!m/n!YR  
>D20f<w(H  
\[</|]'[  
LJ7Qwh_",  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) }c/p+Wo  
LliOhr4  
oJ}!qrrH  
9 -7.4!]I  
6. 二维光栅结构的建模 26n+v(re  

m,UMb#7Y  
k@QU<cvI  
 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。 *N5cC#5`=  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 $kPC"!X\  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 &|rh~;:jUX  
Th&-n%r9K  
.{,
PC  
xD[O8vQE  
7. 偏振敏感光栅的分析 LU$aCw5 B;  

OhUEp g[  
 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。 ^&gu{kP  
 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) .~J}80a/  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 @uru4>1_dy  
8. 利用参数优化器进行优化 I9J
iH,+  

7RW5U'B  

'n1-?T)  
 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。 f0UB? |  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 '~-JR>  
 在该案例种，提出两个不同的目标： 3/+r*lv>X  
 #1:最佳的优化函数@193nm [,;h1m ~iX  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 F$[1KjS  
tuZA q;X  
9. 优化@193nm M6yzqAh  
%"#%/>U4  
 初始参数： cWG>w6FI  
 光栅高度：80nm xqV>m  
 占空比：40% uCX+Lw+As  
 参数范围： tu.Tvtudzj  
 光栅高度：50nm—150nm x\/N09  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) cb ICO  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 QuEfV?)_4  
tl.I:A5L  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 O3H~|R+^  
 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。 cE}y~2cH
 
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 `U-i{i  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 8=XfwwWHy<  
8^/V2;~^,>  
10. 优化@193nm结果 xc|pl!ns  
T)QZ9a  
 优化结果： ]#)1(ZE  
 光栅高度：124.2nm ARcPHV<(2  
 占空比：31.6% \SA"DT  
 Ex透过率：43.1% ^;on  
 偏振度：50.0 r3~~4Q4XI>  
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。 TRB)cJZ?  
E:EXp7  
 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。 Z^P]-CB|6A  
 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。 !uIT5D  
 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。 N =k}"2_=  
.QwwGm  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 8#NI`s*  
[(%6]L}  
}B-@lbK6)  
 初始参数： ohI>\  
 光栅高度：80nm >MXE)=  
 占空比：40% \tL9`RKpg  
 参数范围： @y)'h]d  
 光栅高度：50nm—150nm #g)$m}tv?  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) < 0S+[7S"  
 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% hXxgKi%  
NF/@'QRT  
 优化结果： YX||\  
 光栅高度：101.8nm +4[L_  
 占空比：20.9% %by8i1
HR  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） iw`,\V&  
 偏振对比度：50.0 'o%IA)sF  
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。 0RaE!4)!;  
C~C}b  
12. 结论 >Ln/)j  
T#L/HD  
 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) ]{tnNr>mv  
 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 Vl91I+Ev  
(如Downhill-Simplex-algorithm) z(-j%?  
 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。 xG802?2i/;  
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QQ：2987619807 T]&% KQ