[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） *(?tf{  
dYEsSFB 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。 [?=Vqd  
-;i vBR  
1. 线栅偏振片的原理 4P>4d +  
;RElG>#$  
2. 建模任务 &4dh$w]q  

iE}Lw&x  
8Hf:yG,  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 < s>y{e  
 偏振元件的重要特性： v J_1VW  
 偏振对比度 B5p
WSS
 
 透射率 M%vZcP  
 效率一致性
>l$qE  
 线格结构的应用(金属) U#X6KRZ~g  
fx"~WeVcO  
3. 建模任务： GY3g`M   
8iIz!l%O  
4. 建模任务：仿真参数 4e0/Q!o,  

g.V{CJ*V  
偏振片#1: 2JMMNpya  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 fbjT"jSzw  
 高透过率(最大化) d4r@Gx%BE  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) Za>0&Fnf  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) 8M_p'AR\,y  
偏振片#2: l)d(N7HME  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 K,$Ro@!  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 _'.YC<;  
 光栅周期：100nm zG|#__=T  
 光栅材料：钨 fl4z'8P"(  
G'dN_6ho3  
5. 偏振片特性 8Q*477=I  
$
lC*q  
 偏振对比度：(要求至少50:1) Jq1^}1P  
:mI[fQ  
Xh[02iL-  
HXg#iP^tv  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) jx?"m=`s:  
NmH:/xU?^  
jW!x!8=  
]6*+i$  
6. 二维光栅结构的建模 Y
qz B="  

50?5xSEM0_  
,iy;L_N  
 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。 FL/395 <:  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 XSv)=]{  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 zfBaB0P  
P
AcbC|y  
Ia'm9Z*  
z^YL$  
7. 偏振敏感光栅的分析 DH*=IzcJf  

WNa#X]*E)  
 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。 H+O^el  
 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) {<k}U;uiO  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 jWX^h^
n7K  
8. 利用参数优化器进行优化 G#f(oGn :  

M6MtE_E  

7Gs0DwV  
 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。 ;V:Cf/@@R  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 .zMM!l3  
 在该案例种，提出两个不同的目标： b~L8m4L  
 #1:最佳的优化函数@193nm @:M?Re`L  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 "{X_[  
LL}b]B[  
9. 优化@193nm q@6Je(H  
4hLv"R.  
 初始参数： k@RIM(^t  
 光栅高度：80nm }2;{}J  
 占空比：40% n@e[5f9?x  
 参数范围： E~| XY9U36  
 光栅高度：50nm—150nm 28jm*Cl8  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) OpT0V]k^"9  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 5"cYZvGkJ  
-y1t;yU.L  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 ^;xO-;q  
 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。 !P"=57d}"l  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 +P//p$pE
 
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 &qP@WFl  
*K}j>A  
10. 优化@193nm结果 \@eC^D2  
y9@DlK  
 优化结果： $S(q;Y  
 光栅高度：124.2nm Ts~)0  
 占空比：31.6% VJ'bS9/T  
 Ex透过率：43.1% UB7H`)C}  
 偏振度：50.0 Pp9nilb_(  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 Pqc+pE  
4[$D3,A  
 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。 5(}Qg9%  
 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。 Wt8=j1>  
 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。 iI.d8}A  
zV<vwIUrr  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 ^1 P@BRh  
s/=.a2\  
SA'c}gP  
 初始参数： TzW1+DxM5  
 光栅高度：80nm |x ~<Dc>0*  
 占空比：40% $!-a)U,w$B  
 参数范围： /t<C_lLM  
 光栅高度：50nm—150nm m@W\Pic,j.  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) j& x=?jX  
 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% ncy?w e  
A` iZ"?  
 优化结果： .!&S{;Vv?W  
 光栅高度：101.8nm oB8x_0#n  
 占空比：20.9% [61T$.  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） \a|bx4M  
 偏振对比度：50.0 nGdEJ  
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。 !]v&/  
nnm9pnx  
12. 结论 :d5fU:  
5Tt%<#4  
 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) n~wNee  
 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 V`7^v:  
(如Downhill-Simplex-algorithm) E{-W#}#  
 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。 .eSMI!Y=  
>10pk  
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