[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） JB^Q\;$  
.%'Z~|K4  
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。 ^,TTwLy-t  
j)Y[4 ^k^  
1. 线栅偏振片的原理 .wy$
-sG81  
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qSG~c  
2. 建模任务 ~zF2`.  

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 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 v$Uhm</|19  
 偏振元件的重要特性： ,PECYwegkt  
 偏振对比度 =X-Tcj?3g  
 透射率 W%o|0j\1GU  
 效率一致性 u1Ek y/e-  
 线格结构的应用(金属) ufrqsv]=  
ghAi{@s$)  
3. 建模任务： mI7~c;~  
=P`~t<ajB  
4. 建模任务：仿真参数 _<zfQZai  
88lxHoPV  
偏振片#1: lw[e*q{s.  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 \NK-L."[  
 高透过率(最大化) p
Bp#a  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) :!Ig- +W  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) ;AIc?Cg  
偏振片#2: {2 %aCCV  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 y3eHF^K+$  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 WKl+{e  
 光栅周期：100nm @I-Lv5  
 光栅材料：钨 QTmZ(>z  
'O?~p55T  
5. 偏振片特性 jb[!E^'&>  
(GcT(~Gq)D  
 偏振对比度：(要求至少50:1) wX,F`e3"/  
XK ApLz  
vq!uD!lr  
&:5\"b  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) P"3*lk+w  
<rIz Z'D  
z@Hp,|Vy[  
ZA(T  
6. 二维光栅结构的建模 %ow^dzW  

Pftx
qJz  
PRB{VC<k  
 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。 4!#a3=_  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 6#e::GD  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 g(ogXA1  
bKDA!R2  
89~ =eY  
Ysi g T  
7. 偏振敏感光栅的分析 a%vrt)Gx  

!>z:m!MlQ  
 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。 XfYC7-e9c  
 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\`S lb1  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 '%saL>0  
8. 利用参数优化器进行优化 nV_8Ke  

\qh*E#j  

5W? v'"  
 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。 M*eJ JY  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 h8e757z  
 在该案例种，提出两个不同的目标： :G5uocVk  
 #1:最佳的优化函数@193nm S9| a$3K'  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 ANi)q$:{  
O) atNE  
9. 优化@193nm SHVWwoieT  
Jc6R{C  
 初始参数： ?sz)J3  
 光栅高度：80nm .;7> y7$*  
 占空比：40% r|Z5Xc  
 参数范围：
#/2$+x  
 光栅高度：50nm—150nm I@#;nyAj"  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) U_GgCI)  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 >slm$~rv  
rjx6Djo>  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 8flOq"uK^  
 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。 *hLQ  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 "KX=ow#z|  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。
@%ip7Y]e  
tCG76LH  
10. 优化@193nm结果 mLV[uhq   
Gq<X4C#|  
 优化结果： ~@ jY[_  
 光栅高度：124.2nm EZ;"'4;W  
 占空比：31.6% X1{[}!  
 Ex透过率：43.1% (6l+lru[  
 偏振度：50.0 nrm+z"7  
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。 ^~`?>}MJ  
WYB{% yf  
 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。 zq+o+o>xo  
 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。 0|&\'{  
 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。 0& >H^  
94skkEj  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 o2z]dTJ}o  
7\]E~/g  
sg
'pO*_&  
 初始参数： ZF7IL  
 光栅高度：80nm 2*"Fu:a"`I  
 占空比：40% !-`Cp3gqHr  
 参数范围： zZcnijWb  
 光栅高度：50nm—150nm tE6!+c<7  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) E%oY7.~-  
 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% g_5QA)4x  
H{J'# 9H  
 优化结果： nOx4<Wk&  
 光栅高度：101.8nm 4P^6oh0"  
 占空比：20.9% FR2= las"z  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） {7TlN.(  
 偏振对比度：50.0 dL7E<?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。 bVP"(H]  
n  -(  
12. 结论 JSh.]j<bJL  
ljl^ GFo  
 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) K\"R&{+=
 
 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 W>-Et7&2  
(如Downhill-Simplex-algorithm) v8AS=sY4r  
 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。 f&v9Q97=