[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） {A0jkU  
d&+]@ Ii
 
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。 QLY;@-jF$  
zZCl]cql  
1. 线栅偏振片的原理 =XR~
I  
Z/q6Q#  
2. 建模任务 ?'> .>  

KU|W85ye  
@z1QoZ^w  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 /vSGmW-*  
 偏振元件的重要特性： #X-C~*|>j  
 偏振对比度 ?Lg<)B9   
 透射率 _ $F=A  
 效率一致性 oco,sxT  
 线格结构的应用(金属) ^~~Rto)Y  
+e{ui +  
3. 建模任务：
9JA@m  
X:i?gRy"  
4. 建模任务：仿真参数 %'KRbY  
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偏振片#1: 7Eyi~jes  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 k{qxsNM  
 高透过率(最大化) X:W\EeH  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) d5'Q1"{  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) Y$JVxly  
偏振片#2: AU9C#;JD  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 o/{`\4  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 u@_|4Bp,"  
 光栅周期：100nm #/YS  
 光栅材料：钨 eK7A8\;e  
#}^waYAk)  
5. 偏振片特性 wkp2A18n  
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xXrl  
 偏振对比度：(要求至少50:1) h@ lz  
"@G[:(BoB<  
Ch"wp/[  
u> {aF{  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) _[6sr7H!  
kkl'D!z2g  
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yQhO-jT  
6. 二维光栅结构的建模 rUKg<]&@  

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 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。 V(`
]hH0;T  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 l#[Z$+!09  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 ys`-QlkB  
p-s\D_
 
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7. 偏振敏感光栅的分析 _mm(W=KiL  

V|YQhd0kv  
 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。 [5&k{*}}  
 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) yr%[IX]R  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 &2W"4SE]6  
8. 利用参数优化器进行优化 YrL(4Nt8  

)c11_1;  

Zn9u&!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。 GQ1/pys  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 b+~_/;Y9  
 在该案例种，提出两个不同的目标： T<*)Cdid  
 #1:最佳的优化函数@193nm  xL15uWk-  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 vEI{AmogRx  
Fip 5vrD  
9. 优化@193nm fTj@/"a  
znrO~OK  
 初始参数： Tx}Nr^  
 光栅高度：80nm sywuS  
 占空比：40% Q"I(3 tp9[  
 参数范围： 336ETrG^0  
 光栅高度：50nm—150nm =][ )|n  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) KJ+6Y9b1  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 T7nI/y  
gGP6"|tc4  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 X$@`4  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 yy3x]%KK  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 3@":&  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 O+W<l
:|$  
P^OmJ;""D  
10. 优化@193nm结果 Pm%xX~H  
Fv]6an.  
 优化结果： ]$ d ;P  
 光栅高度：124.2nm 'xta/@Sq  
 占空比：31.6% 9\EW~OgTu  
 Ex透过率：43.1% i+14!LlI  
 偏振度：50.0 rN9qH  
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。 Dn)yBA%  
},d^y:m  
 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。 j4;^5 Dy^  
 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。 ?7fqWlB  
 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。 ;U3:1hn  
C<_\{de|9  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 2-@)'6"n  
2|j=^  
^'=[+  
 初始参数： ^N^G?{EV/#  
 光栅高度：80nm [2,D]e  
 占空比：40% @RPQ1da  
 参数范围： {ENd]@N*  
 光栅高度：50nm—150nm 6?u`u t  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) I3 "6"  
 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% ?wHhBh-Q  
VEy]vr}  
 优化结果： f$FO 1B)  
 光栅高度：101.8nm dm}1"BU<  
 占空比：20.9% a]*{!V{$i  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） MH#Tp#RG  
 偏振对比度：50.0 ]r#b:W\  
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。 oaQW~R`_  
'dWUE-  
12. 结论 ;SE*En  
aB6/-T+u  
 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) oh-EEo4,  
 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 }vh <x6  
(如Downhill-Simplex-algorithm) Y-bTKSn  
 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。 Dh4Lffy  
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(W#CDw<ja  
QQ：2987619807 ;"cQ)=s9Y