[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） z@o6[g/*Q  
xWqV~NnE  
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。 ,grx'to(X  
i(.V`G=  
1. 线栅偏振片的原理 lrwQ >N  
mdQe)>  
2. 建模任务 !`4ie  

w{lj'3z I  
Oo-4WqRJ  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 ),y`Iw  
 偏振元件的重要特性： ,fTC}>s4  
 偏振对比度 <#;5)!gr{  
 透射率 -;ra(L`  
 效率一致性 nqx0#_K-E  
 线格结构的应用(金属) H=*0KX{  
p&u\gSo  
3. 建模任务： );yZyWDV
 
6uKth mr  
4. 建模任务：仿真参数 \x:U`T  
=hd0Ui>x  
偏振片#1: :SW vH-]  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 )V+/@4  
 高透过率(最大化) dZ8ldpf8  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) PC+Soh*  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) $T:;KcW)  
偏振片#2: o2bmsnXQ  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 nk_X_y  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 &cTOr
G  
 光栅周期：100nm lZe-A/E  
 光栅材料：钨 #8 ^b]  
<gGO  
5. 偏振片特性 w1(5,~OB  
b/JjA  
 偏振对比度：(要求至少50:1) iPY)Ew`Im  
Q9h=1G\K  
rZ5xQ#IA  
0u&x%c  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) ZZwIB3sNhf  
EAm31v C  
,UC|[-J  
"VHT5k  
6. 二维光栅结构的建模 k h*WpX  

W"pHR sf  
1{]S[\F]  
 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。 ]bmf}&  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 VAjl?\}6  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 `F1Yfm jZT  
#O,w{S  
JY"J}  
lKU{jWA  
7. 偏振敏感光栅的分析 )?B-en\  

OC-d5P  
 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。 \}9)`
1D
 
 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) F Pjc;zNA  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 ?/5<}W#7}  
8. 利用参数优化器进行优化 U(x$&um(l  

VPuo!H  

>Di`zw~  
 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。 fk6=;{  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 /X0<2&v  
 在该案例种，提出两个不同的目标： !>!jLZ0  
 #1:最佳的优化函数@193nm ;14Q@yrZ0  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 `s\[X-j]  
$G}k'[4C  
9. 优化@193nm "\rO}(gC;`  
/NR*<,c%  
 初始参数： W>Pcj EI  
 光栅高度：80nm F3$8l[O_  
 占空比：40% I7SFGO  
 参数范围： *%_M?^  
 光栅高度：50nm—150nm `WxGU  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致)  tj8o6N#  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 2$b1q!g<  
0R+p\Nc&1  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 M&",7CPD(1  
 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。 n>:e8KVM;  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 *!Gb_!98  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 H15!QxD#  
rW~G'  
10. 优化@193nm结果 `'mRGz7t  

\>w 2D  
 优化结果： i?#U>0!  
 光栅高度：124.2nm N>P" $  
 占空比：31.6% p&`I#
6{  
 Ex透过率：43.1% 7~P!Z=m^^f  
 偏振度：50.0 [!} uj`e  
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。 " ;8kKR  
FcOrA3tt  
 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。 h]
|2b0  
 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。 UN^M.lqZX  
 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。 cZrJW  
@Y(7n/*  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 ]^a{?2ei  
n4"xVDL  
@}
+B%R  
 初始参数： 1OqVNp%K  
 光栅高度：80nm Kl(u~/=6  
 占空比：40% #0#
6eT{-  
 参数范围： t)(>E'X x  
 光栅高度：50nm—150nm abEdZ)$  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) NB( G
E  
 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% b+CvA(*  
5:EE%(g9  
 优化结果： *s2 C+@ef  
 光栅高度：101.8nm ;D[I/U  
 占空比：20.9% ^*~4[?]S  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） y>g`R^^  
 偏振对比度：50.0 :ZM=P3QZ  
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。 UC00zW<Z@"  

x_4{MD^%  
12. 结论 %.{xo.`a[  
aprgThoD  
 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) 2qKAO/_O  
 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 U/rFH9e$  
(如Downhill-Simplex-algorithm)
IF?  
 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。 C\cZ  
)L,Nh~  
K*j1Fy:  
QQ：2987619807 u)P)r,