[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） BD [<>Wm  
0*]ZC'pm  
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。 W^i[7 r  
ri49r*_1  
1. 线栅偏振片的原理 AG|:mQO  
CUx-k|\  
2. 建模任务 P:UR:y([  

'VV"$`Fu"  
_opB,,G  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 7*r!-$  
 偏振元件的重要特性： 71Y3.1+  
 偏振对比度 s0'6r$xj  
 透射率 qmtH0I7)  
 效率一致性 D2f~*!vEnA  
 线格结构的应用(金属) *t`=1Ioj  
<m*j1|^{t  
3. 建模任务：
8peK[sz  
jpZ 7p;  
4. 建模任务：仿真参数 S_;m+Ytg  
@&GY5<&b  
偏振片#1: Fnuheb'&m  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 dvLL~VP  
 高透过率(最大化) gRwRhA/  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) ]Aj5 K  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) C|RC9b  
偏振片#2: u6 4{w,  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 :H/Rhx=  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 j rg B56LL  
 光栅周期：100nm 8Rnq &8A  
 光栅材料：钨 Y ^5RM  
=c
I> {  
5. 偏振片特性 C#.27ah  
:q$.=?X3  
 偏振对比度：(要求至少50:1) a[J_
H$6H!  
4 ;^  
.#LHj}u  
o[g]Va*8  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) Vg7BK%  
,D'bIk  
HG3iK  
#(-?i\i  
6. 二维光栅结构的建模 0QBK(_O`  

G#3$sz  
vkLyGb7r<  
 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。 gH0Rd WX  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 Q@rlqWgU ~  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。
5KW n>n  
rfOrh^  
Ll`nO;h  
bLO^5`6  
7. 偏振敏感光栅的分析 pEY zB;  


iThf\  
 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。 A s8IjGNs{  
 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) 9L>ep&u)^  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 BLb'7`t  
8. 利用参数优化器进行优化 c1 1?Kq  

B \.05<  

@e+qe9A|  
 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。 64SRW8AH  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 ! ~+mf^D  
 在该案例种，提出两个不同的目标： FB O_B  
 #1:最佳的优化函数@193nm j:0< tjE  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 _!k\~4U  
e*39/B0S  
9. 优化@193nm Agwl2AM5k  
[k=LX+w@  
 初始参数： >ajcfG.k(  
 光栅高度：80nm WB"90!  
 占空比：40% o3.b='HAm  
 参数范围： /Tp>aW%}"  
 光栅高度：50nm—150nm sd |c/ayh~  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 1Ch0O__2L  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 [L?WM>]%  
}LX.gm  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 WISeP\:^  
 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。 Olr'n% }  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 S>R40T=e  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 \ZC0bHsA  
F#|mN0op  
10. 优化@193nm结果 8[IR;gZf  
^;;gPhhWV  
 优化结果： TWU1@5?Ct  
 光栅高度：124.2nm -9(nsaV  
 占空比：31.6% }5y
]kn  
 Ex透过率：43.1% D}?JX5.  
 偏振度：50.0 RYM[{]4b5F  
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。 bJL,pe+u  
_+qtH< F/  
 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。 UL3u2g;d  
 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。 |w.5*]?H  
 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。 8-)@q|  
y9K'(/  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 kQ.3J.Q5  
B{NGrC`5)  
Lasi)e=$<  
 初始参数： W 6CNMI]  
 光栅高度：80nm #a!qJeWm0  
 占空比：40% =2d h}8Mz  
 参数范围： _%<qZT  
 光栅高度：50nm—150nm /?:q9Wy  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致)
y&2O)z!B  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% xOc&n0}%  
oTf^-29d  
 优化结果： <2fvEW/#v  
 光栅高度：101.8nm 8LlWXeD9  
 占空比：20.9% 34qfP{9!N  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） S[RVk=A1  
 偏振对比度：50.0 n)rSgzI  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求，尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 \`YV)"y" ~  
Bmi9U  
12. 结论 k;vhQ=  
\PK}4<x}  
 应用的偏振分析器可以评价偏振光栅与波长和角度的关系。(同样适用于极紫外光谱范围) g;!,2,De}  
 VirtualLab参数优化工具箱提供了不同的优化方式，用以改善提高光学元件的性能 M;E$ ]Z9  
(如Downhill-Simplex-algorithm) g y1i%  
 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。 ./}W3  
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QQ：2987619807 tN&X1