[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） 2/9P&c-rp  
"e4hPY#  
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。 He4sP
`&I  
iB Ld*B|#K  
1. 线栅偏振片的原理 D3LW49  
b@OL!?JP  
2. 建模任务 JNzNK.E!m-  

QY<{S&k9  
UGy~Ecv  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 EHT5Gf  
 偏振元件的重要特性： =H_|007C  
 偏振对比度 !O=J8;oLk  
 透射率 ,6Kx1
 c  
 效率一致性 eD0Rv0BV^  
 线格结构的应用(金属) OT_w<te  
>Xq:?}-m2  
3. 建模任务： :@TfhQV_=Q  
Bv^{|w  
4. 建模任务：仿真参数 =OIxG}*  
Oj#nF@U  
偏振片#1: =kq!e  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 ':71;^zXf  
 高透过率(最大化) Q"UQv<  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) a G^k
L  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) w0x%7mg@  
偏振片#2: iPM
I$  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 mbBd3y  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 #c5 NFU}9  
 光栅周期：100nm
A f@IsCOJ  
 光栅材料：钨 X[:&p|g]  
JJ3(0 +  
5. 偏振片特性 o$4n D#P3  
n&x#_
B-  
 偏振对比度：(要求至少50:1) r'/7kF- 5  
OLc/Vij;  
r"OVu~ND  
'&5A*X]d  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) (5%OAjW  
&eQF[8 ,  
)TxAhaz+  
T?W`g>yM  
6. 二维光栅结构的建模 oB:tio4DE  

Nhv~f0  
U}7a;4?  
 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。 7WG"_A~V  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 ~A+DH  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 x68$?CD  
tY<D\T  
!
tGXh9g  
2H8,&lY.p  
7. 偏振敏感光栅的分析 RYDV60*O6  

tWYKW3~]  
 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。 o'@VDGS`  
 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) Mg]q^T.a  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 ZYoWz(  
8. 利用参数优化器进行优化 T_:"~ ]  

yz!j9pJ  

Hq h  
 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。 bZk7)b;1o  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 Y!9'Wf/^  
 在该案例种，提出两个不同的目标： Hd6g0  
 #1:最佳的优化函数@193nm NaC^q*>9  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 [G^ir  
m]J
Z@  
9. 优化@193nm l|[cA}HtB  
|HXI4MU"  
 初始参数： 0"$Ui#r`  
 光栅高度：80nm [)|P-x-<  
 占空比：40% @2-Eky  
 参数范围： ,KF>PoySA  
 光栅高度：50nm—150nm }zi:nSpON  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) r*<)QP^B~  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 ygr[5Tl  
Q*mzfsgr  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 Ob2H7!  
 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。 $Ml/=\EHOg  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 ,p/iN9+Z  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 /w{DyHT  
,9gyHQ~  
10. 优化@193nm结果 >}h/$bU  
CXGq>cQ=d  
 优化结果： 09`5<9/  
 光栅高度：124.2nm P&C,EE$  
 占空比：31.6% O.e^?ysp/  
 Ex透过率：43.1% ?V%x94B  
 偏振度：50.0 a0OH  
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。 Fku9hB  
(UPkb$Qc  
 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。 ma>{((N  
 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。 
Ok[y3S  
 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。 rIp84}  
 @*'|8%  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 *xXa4HB  
7%L%dyN  
Oz!#);v  
 初始参数： w}^z1n  
 光栅高度：80nm 0l!%}E  
 占空比：40% 4]RGLN  
 参数范围： jftoqK- p  
 光栅高度：50nm—150nm 6W."hPP  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) *
;. l/  
 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% Ath^UKO"  
1tU}}l  
 优化结果： C"_f3[Z  
 光栅高度：101.8nm tpj({   
 占空比：20.9% $w`QQ^\  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） ]W3D4Swq  
 偏振对比度：50.0 Es6b~#  
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。 \](IBI:  
U8kH'OD  
12. 结论 y-O# +{7  
*IUw$|Z6z)  
 应用的偏振分析器可以评价偏振光栅与波长和角度的关系。(同样适用于极紫外光谱范围) Px5ArSS  
 VirtualLab参数优化工具箱提供了不同的优化方式，用以改善提高光学元件的性能 +ia  F$  
(如Downhill-Simplex-algorithm) ZvEcExA-  
 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。 l j*ELy  
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QQ：2987619807 |\"vHt?@G