[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） ^$6bs64FSm  
Mof)2Hbd:  
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。 Q0_M-^~WT  
c|3h|  
1. 线栅偏振片的原理 = c/3^e  

yqC+P  
2. 建模任务 <w%Yq?^  

/XbY<pj  
0FN~$+t)H  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 
aB7d(  
 偏振元件的重要特性： Zu)i+GeG  
 偏振对比度 ?Of{c,2 .  
 透射率 zl,bMtQ  
 效率一致性 U_.n=d~B  
 线格结构的应用(金属) 5J?bE?X  
~7KynE  
3. 建模任务： {8ld:ZP  
{Nzmb|&  
4. 建模任务：仿真参数 /0X0#+kn  
}u38:(^`ai  
偏振片#1: ]i9H_K  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 W8\PCXnsfl  
 高透过率(最大化) !tm|A`<g#<  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) cob9hj#&7  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) $#g#[/  
偏振片#2: I67k M{V  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 U1OLI]P  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 Y*h`),  
 光栅周期：100nm Xd90n>4S  
 光栅材料：钨 hCSRsk3  
4'd;'SvF  
5. 偏振片特性 }UJdE#4  
rHA/  
 偏振对比度：(要求至少50:1) 9Ba|J"?Y k  
xP<H,og&x=  
a @yE:HU  
hqwz~Ky}  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) p
P_wBX  
7 UB8N vo  
c"oQ/x  
nvm1.}=Cnd  
6. 二维光栅结构的建模 ~2;&pZ$  

qP%Smfp6  
h$:&1jVY{  
 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。 0KNH=;d}  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 hO:)=}+H  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 [rD+8,zVm  
$j$\ccG  
P:bVcta9g  
l7=$4As/hI  
7. 偏振敏感光栅的分析 OsHkAI  

+J}k_'4&  
 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。 xKkVSEup  
 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) YGZAtSf3z  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 HfZ (U5~  
8. 利用参数优化器进行优化 TZ`]#^kU  

: .UX[!^  

o} bj!h]N  
 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。 &?uzJx~  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 ?45K%;.9Q  
 在该案例种，提出两个不同的目标： -jklH/gF\%  
 #1:最佳的优化函数@193nm 2={K-s20  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 v/4X[6(  
B7x"ef  
9. 优化@193nm #o}{cXX#  
PN)TX~}  
 初始参数： 7J)Hwl  
 光栅高度：80nm ~-o^eI4_  
 占空比：40% =Un6|]  
 参数范围： d}^:E  
 光栅高度：50nm—150nm SFm.<^6  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) o@Cn
_p^X  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 r4z}yt+  
ix_$Ok  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 E<fwl1<88  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 &_Xv:?  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 'f$?/5@@  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 njx\$,ruN  
!x!L&p  
10. 优化@193nm结果 SgQmYaa&  
-`ys pE0?  
 优化结果： XDv7#Tv_wv  
 光栅高度：124.2nm 3YZ3fhpw  
 占空比：31.6% D%";!7u  
 Ex透过率：43.1% 75BO
iX  
 偏振度：50.0  +T8XX@#  
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。 13NS*%~7[  
[.yx2@W  
 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。 ";!1(xZr  
 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。 ]|\>O5eeu  
 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。 ef1N#z%gt  
@
#O|  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 dA!fv`,6-  
'E6gEJ  
e]y=]}A3{  
 初始参数： j]]ziz,E  
 光栅高度：80nm &rtz&}Z
B;  
 占空比：40% <45dy5!Tz  
 参数范围： j2v[-N4 {J  
 光栅高度：50nm—150nm G^eFS;  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) i
|! 9o:  
 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% k=q%FlE  
R~mMGz  
 优化结果： o dQ&0d  
 光栅高度：101.8nm 9!/1F !  
 占空比：20.9% Ss#{K;  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） J$=b&$I(  
 偏振对比度：50.0 +^3L~?  
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。 0:(dl@I)@  
,EJ [I^  
12. 结论 Jhq5G"  
>C d&K9H  
 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) [T?6~^m=  
 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 . R8W<  
(如Downhill-Simplex-algorithm) EO!cv,[a  
 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。 FYE9&{]h  
b}{9 :n/SC  
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QQ：2987619807 #mFAl|O