[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） o^_am>h  
5Ml}m  
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。  LvaF4Y2v  
Qpc>5p![3  
1. 线栅偏振片的原理 $I%]jAh6  
&M0v/!%L  
2. 建模任务 fQdQ[  

q.4DwY5 L  
GzX@Av$  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 Rh|&{Tf  
 偏振元件的重要特性： 4T"P#)z  
 偏振对比度 3$TpI5A  
 透射率 $= g
v  
 效率一致性 {^F_b% a4z  
 线格结构的应用(金属) uWSG+  
,h"M{W$  
3. 建模任务： y)2]:nD`B  
vnE,}(M  
4. 建模任务：仿真参数 LdL< 5Q[  
G9jtL$}E<  
偏振片#1: rHznXME$wZ  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 !#QD;,SE+  
 高透过率(最大化) c8'?Dd  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) \%#jT GFs~  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) U}NNbGQj  
偏振片#2: |"arVde  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 v?}/WKe+0  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 TAP/gN'  
 光栅周期：100nm U<t Qj`  
 光栅材料：钨 
-H{{  
`y4+OXZ^  
5. 偏振片特性 {az8*MR=X  
GCrMrZ6  
 偏振对比度：(要求至少50:1) !HFwQGP.Y  
(5SI!1N  
J?{uG8)  
OF)X(bi4j  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) 0 }q/VH57  
'n\ZmG{  
<=p"ck@  
0@2%pIq\  
6. 二维光栅结构的建模 U7O2.y+  

U`D"L4},.  
w1.~N`g$  
 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。 zk?lNs  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 !9-dS=:Y  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 o9JJ_-O"  
"p<f#s}  
3N?uY2  
C0e< _6p=  
7. 偏振敏感光栅的分析 ],#9L   

p0b&CrALx  
 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。 FG?B:Zl%T  
 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) aXwFQ,  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 rLp0VKPe  
8. 利用参数优化器进行优化 .iw+#  

y2)~ljR  

Hc}(+wQN%  
 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。 T2k5\r8  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 ${e{#  
 在该案例种，提出两个不同的目标： /Z-|E  
 #1:最佳的优化函数@193nm Uj_%U2S$  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 97Whn*  
V<1dA\I"  
9. 优化@193nm +3VY0J  
vAX %i(4  
 初始参数： {whR/rX`  
 光栅高度：80nm wqJH  
 占空比：40% [<6ez;2q'  
 参数范围： ^,,|ED\M{m  
 光栅高度：50nm—150nm *PD7H9m  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) |ML|P\1&V  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 B\BP:;"  
s %/3X\_  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 .F |yxj;I7  
 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。 tM
C<\e  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 }{HlY?S  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 ZfoI7<?33  
@r=O~x  
10. 优化@193nm结果 MK,#"Ty}zK  

zoA]7pG-  
 优化结果： !M\8k$#"n  
 光栅高度：124.2nm ZxY%x/K  
 占空比：31.6% pFhznH{0  
 Ex透过率：43.1% g\GuH?|  
 偏振度：50.0 A(ql}cr  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 uK1DC i  
<t\!g  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 kect)=T(  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 !np-Jmi  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 vT)FLhH6*  
\\xoOA.  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 ~}+F$&  
VI/77  
LS <\%A}  
 初始参数： Gg8F>y<[R  
 光栅高度：80nm 2XNO*zbve  
 占空比：40% "K;f[&xO,o  
 参数范围： <BEM`2B  
 光栅高度：50nm—150nm 8\P!47'q  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) \$$DM"+:;H  
 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% IZn|1X?}\s  
LB$#]
Z  
 优化结果： [2ez"4e  
 光栅高度：101.8nm XOsuRI?  
 占空比：20.9% ,=jwQG4wq  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） QZw`+KR  
 偏振对比度：50.0 {S,
L %  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求，尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 a'r8J~:jy  
#?u#=]  
12. 结论 K!g!tA$  
v)1@Ew=Y%  
 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) h&}z@  
 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 _X;xW#go  
(如Downhill-Simplex-algorithm) }xJ ).D  
 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。 (.^KuXd  
rrz^LD  
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QQ：2987619807 J;wDvt]]1