[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） |V9[aa*c  
K,b M9>}  
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。 LQ+/|_(.  
`Q]N]mK  
1. 线栅偏振片的原理 vOQ%f?%G\  
80xr
zv  
2. 建模任务 Bo 35L:r|  

Sg#XcTG  
)>volP  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 ,:_c-d#
 
 偏振元件的重要特性： OM*_%UF  
 偏振对比度 #c"eff  
 透射率 mH*ldf;J;=  
 效率一致性 FpoHm%+  
 线格结构的应用(金属) %!aU{E|@_  
*$f=`sj  
3. 建模任务： Kxe\H'rR  
.[|UNg  
4. 建模任务：仿真参数 QY\k3hiqn  
JA^o/%a^  
偏振片#1: rK3kg2H  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 PEMkx"h+  
 高透过率(最大化) i"{O~
[  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) uuzV,q  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段)  fXD+  
偏振片#2: Q*ITs!~Z  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 )6|L]'dsZ  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 UaT%tv>}8#  
 光栅周期：100nm f/Gx}x=  
 光栅材料：钨 Rr) 5[  
o)`PSw=  
5. 偏振片特性 WI8}_){ d  
WT *"V<Z  
 偏振对比度：(要求至少50:1) ?h<4trYcv  
kZ]H[\Fs  
%mI0*YRma  
'Zx5+rM${}  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) `Sod]bO +U  
t],a1I.gk  
2u{~35  
bR\7j+*&  
6. 二维光栅结构的建模 Hv,|XE@Y  

7qKz_O  
d;i|s[6ds`  
 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。 0K!3Ny9(  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 &@=Jm /5  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 U(&c@u%  
r )|3MUj  
@"w4R6l+*  
JWVV?~1  
7. 偏振敏感光栅的分析 HC`0Ni1  

8%rD/b6`  
 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。 `Rq=:6U;3  
 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) =SDex.ZK]
 
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 
(;NJ<x  
8. 利用参数优化器进行优化 `/| *u  

:e1h!G  

dQ:,pe7A  
 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。 dSI"yz  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 YAi-eL67l  
 在该案例种，提出两个不同的目标： Dy08.Sss  
 #1:最佳的优化函数@193nm Vaxg  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 ]m1fo'  
n ]%2Kx  
9. 优化@193nm w,|@e_|J  
z/?* h  
 初始参数： SmXJQ@jN  
 光栅高度：80nm BR|!ya+_2  
 占空比：40% z8=THz2f  
 参数范围： q(sTKT[V  
 光栅高度：50nm—150nm ,0'GHQWz$  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) j cd<'\;  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 )\wkVAm  
)"x6V""Rb  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 Bwg(f_[1  
 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。 U1`5P!ov  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 >t+ ENYb  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 ]3r}>/2(  
V 6}5^W  
10. 优化@193nm结果 m\teE]8x  
44CZl{
pt  
 优化结果： =4TQ*;V:  
 光栅高度：124.2nm ~M~DH-aX   
 占空比：31.6% z']6C9m
}  
 Ex透过率：43.1% VoCg,gow   
 偏振度：50.0 }:$cK(|  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 XG#?fr}L  
E|pT6  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 T!/o^0w  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 A%w9Da?B  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 ,fjY|ip  
QO@86{u#Y  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 rfV'EjiM}  
7cc^
n\c?Y  
rgy I:
F.  
 初始参数： U~ X  
 光栅高度：80nm Y e0,0Fpw  
 占空比：40% q<AnWNheE  
 参数范围： *QK) 1Y1W  
 光栅高度：50nm—150nm &%J{uRp  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) w4L()eP#?=  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% i)l0[FNI}  
Y9BQLu4F  
 优化结果： SIK:0>yK"  
 光栅高度：101.8nm eKLvBa-{@  
 占空比：20.9%  }$oS/bo  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） V x#M!os0  
 偏振对比度：50.0 w_"d&eYdg0  
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。 ?NBae\6r  
$f@YQN=  
12. 结论 9hr7+fW]t  
u|KjoO   
 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) nbxY'`8F  
 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 Wvl~|Sx]  
(如Downhill-Simplex-algorithm) +~n:*\  
 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。 Nuqmp7C