[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） C|o`k9I#  
al[n,u  
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。 4sP2g&  
A4]s~Ur  
1. 线栅偏振片的原理 e@ \p0(  
Iy6$7~  
2. 建模任务 FSRj4e1y1  

eEn;!RS)  
5=1^T@~#&  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 5T:i9h  
 偏振元件的重要特性： bHI<B)=`  
 偏振对比度
+|
ycvHd  
 透射率 edK|NOOZ
 
 效率一致性 7H|$4;
X^  
 线格结构的应用(金属) s\P2Bp_{  
v%RP0%%{s  
3. 建模任务： g=e71DXG2  
zH*KYB  
4. 建模任务：仿真参数 fks)+L'  
EKzAd  
偏振片#1: E~a3r]V/  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 jH6&q
~#  
 高透过率(最大化) +EAT:,  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) d` [HT``  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) ku..aG`  
偏振片#2: q`G,L(  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 ]7Z{ 8)T  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 e0$=!QlPr  
 光栅周期：100nm qBT.x,$  
 光栅材料：钨 %.z,+Zz?  
HdLH2+|P;D  
5. 偏振片特性 G
lpe/At  
DSj(]U~r  
 偏振对比度：(要求至少50:1) {H{X[p8  
a<h1\ `H7  
N72Yq)(  
EFc-foN  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) 1DA1N<'  
3S&U!  
<u=4*:QE  
\fjMc }'  
6. 二维光栅结构的建模 ~%2pp~1K  

-!\fpl{  
{Ixg2=E\  
 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。 wm+})SOX9  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 XB[<;*Iz  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 E.iSWAJ(w  
_A0mxq  
Z'k|u4ZC  
U bYEEY#  
7. 偏振敏感光栅的分析 -uH#VP{0M  

q}FVzahv  
 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。 g%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) c1xrn4f@a  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 . ]8E7  
8. 利用参数优化器进行优化 0W%@gs5d
&  

u@3y&b  

dCFlM&(i  
 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。 $ F S_E
 
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 {bPV)RL:  
 在该案例种，提出两个不同的目标： z~\t|Z]G,|  
 #1:最佳的优化函数@193nm U #~;)fZ  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 )}L??|#  
A4QcQ"  
9. 优化@193nm Tb1U^E:  
8_!.!Kde |  
 初始参数： Vj!
rT <@  
 光栅高度：80nm ]LZ`LL'#Y_  
 占空比：40% Hp|}~xjn  
 参数范围： Cbs5dn(Y  
 光栅高度：50nm—150nm J4YBqp  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) (7DXRcr<  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 %5*@l vy  
nPUqMn'  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 Ux2U*a;  
 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。 j:bgR8%e  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 }17.~  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 NS C/@._  
dC1V-x10ju  
10. 优化@193nm结果 RL[E X5U  
F6hmku>\1  
 优化结果： 8by@iQ  
 光栅高度：124.2nm }!TL2er_  
 占空比：31.6% AddeaB5<  
 Ex透过率：43.1% ?U7) XvQ  
 偏振度：50.0 V|>oGtt7  
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。 7'NS9|  
:|1.seLQ  
 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。 7P7b8]  
 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。 QjPj[c  
 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。 jw ,izxia  
$c&0F,  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 1=2^90  
},[;O^Do^{  
`)4a[thp  
 初始参数： CCDDK L]N:  
 光栅高度：80nm 3^=+gsc  
 占空比：40% OU7 %V)X5  
 参数范围： 8p1ziz`4>$  
 光栅高度：50nm—150nm nIfCF,
6,  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) FP"$tt(  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% ;PyZ?Z;  
m?[5J)eR  
 优化结果： 9tg)Mo%  
 光栅高度：101.8nm
V^il$'  
 占空比：20.9% ->lu#;A5  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） fYrGpW(`  
 偏振对比度：50.0 vf~`eT  
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。 |vFj*XU  
;pRcVL_4  
12. 结论 /\Q*MLwD  
lnbmoHv  
 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) ] q~<=  
 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 qO`qJ/  
(如Downhill-Simplex-algorithm) xeTgV
&$@  
 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。 E&~nps8e  
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QQ：2987619807 q\9d6u=Gm