[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） eG"iJ%I  
-102W{V/T  
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。 /I7sa* i  
u5H#(&Om  
1. 线栅偏振片的原理 #_2V@F+,  
Jtd@8fVi  
2. 建模任务 umcbIi('  

,^26.p$  
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?c$r  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 7@fd[  
 偏振元件的重要特性： CV]PCq!  
 偏振对比度 Gxi;h=J2)>  
 透射率 Y@9L8XNP>  
 效率一致性 E;VBoN [  
 线格结构的应用(金属) g"(N_sv?  
%b\xRt[0v7  
3. 建模任务： +A~lPXAXW  
$#]?\psf  
4. 建模任务：仿真参数 @T;O^rE~N  
iV'-j,-i  
偏振片#1: iBp 71x65  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 M\\TQ(B  
 高透过率(最大化) 9'8OGCN  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) *VHBTO9  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) +FY-r[_~  
偏振片#2: :]y;t/  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 oxO}m7ULH  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 ^>%=/RX  
 光栅周期：100nm AU87cqq  
 光栅材料：钨 ?aOR ^ K  
_9!Ru!u~  
5. 偏振片特性 "Y(S G  
aI8wy-3I  
 偏振对比度：(要求至少50:1) +bdkqdB9  
)@R:$l86  
LaN4%[;X1-  
"5{Yn!-:  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) (g7nMrE$j  
;lYO)Z`3\  
9?,n
+  
ei\X/Z*q%P  
6. 二维光栅结构的建模 8^dGI9N  

Z]w_2- -  
v|{*y  
 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。 =;Wkg4\5  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 ZmmuP/~2K  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 HoRLy*nU  
+%U@  
?ZDx9*f  
(/k,q  
7. 偏振敏感光栅的分析 \
R79^  

5VG@Q%  
 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。 {F@;45)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) fi bR:8  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 >W-e0kkH  
8. 利用参数优化器进行优化 l\$C)q6O  

_^P>@ ^  

+s[(CI.b  
 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。 q8kt_&Ij  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 ;H:qDBH  
 在该案例种，提出两个不同的目标： +S/8{2%?DG  
 #1:最佳的优化函数@193nm cst=m
s  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 'kx{0J?  
fcw\`.
  
9. 优化@193nm ,(c="L4[  
\2NiI]t]  
 初始参数： E+~~d6nB  
 光栅高度：80nm r5s*"z  
 占空比：40% xPb`CY7  
 参数范围： ^eZqsd8a  
 光栅高度：50nm—150nm @&EP& $*  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) VJ=!0v  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 IloHU6h'  
xUSIck  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 rtzxMCSEU  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 .Dx]wv  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 C y&L,  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 c!841~p(Q  
)L#I#%  
10. 优化@193nm结果 8=2)I.   
0;XnNz3&  
 优化结果： ")sq?1?X  
 光栅高度：124.2nm ]\_4r)cN<n  
 占空比：31.6% ol:_2G2xQ  
 Ex透过率：43.1% nZ%<2  
 偏振度：50.0 Q7DkhKT  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 Wg$MKc9Vy[  
]I}' [D  
 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。 Sk1yend4  
 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。 q-!m|<Z  
 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。 sF<4uy  
3b[_0  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 xknP `T  
wiFckF/  
a{-}8f6  
 初始参数： 3ea6g5kX  
 光栅高度：80nm |5FyfDaFBX  
 占空比：40% &j>`H:  
 参数范围： 0#yo\McZ  
 光栅高度：50nm—150nm k*n5+[U^tP  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) z{%G  
 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% Y)!5Z.K  
`GSfA0?  
 优化结果：  F-ijGGL#  
 光栅高度：101.8nm >yL8C:J9  
 占空比：20.9% .IYE"0)wJ  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） IB?5y~+h
 
 偏振对比度：50.0 4~Z\tP|Q.  
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。 c5t?S@b  
$)\ocsO  
12. 结论 43(+3$VM7  
H>W A?4  
 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) NDI|;  
 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 .IG(Y!cB  
(如Downhill-Simplex-algorithm) g@S"!9[;U  
 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。 ,7/N=mz  
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QQ：2987619807 HZM&QZHx)`