[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） uwf 5!Z:>  
(&|_quP7O  
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。 D4eTTf
Q  
wbDM5%  
1. 线栅偏振片的原理 NjPDX>R\K  
a,F&`Wg  
2. 建模任务 CQ`=V2:"ON  

S##1GOO
 
:@W.K5  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 iv`O/T  
 偏振元件的重要特性： ;6@r-r  
 偏振对比度 V.ht, ~l  
 透射率 2%*MW"Q  
 效率一致性 )"zvwgaW  
 线格结构的应用(金属) <FMq>d$\  
b|Q)[y]  
3. 建模任务： o1&:r
y  
8
}H1_y-g[  
4. 建模任务：仿真参数 W$U0[^1  
[7(-T?_  
偏振片#1: k#[F`  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 Wg{k$T_>  
 高透过率(最大化) q~CA0AR  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) qq)0yyL r  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) m)V/L]4  
偏振片#2: y4h=Lki@
 
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 [
E#UGJ@  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 [."[pY  
 光栅周期：100nm DD" $1o"  
 光栅材料：钨 zR!o{8  
+&zYZA8v  
5. 偏振片特性 LjL[V'JL  
nJPyM/p  
 偏振对比度：(要求至少50:1) 1qV@qz  
H|cNH=  
]9}HEu;1M  
=rdY @  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) Ii7QJ:^  
dU\%Cq-G)  
?#yV3h|Ij  
8|E'>+ D_-  
6. 二维光栅结构的建模 K)TrZ 2  

G=;k=oX(  
>~`C-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。 Kwc6mlw~M  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 s2j['g5  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 .]aF 1}AI  
x0d~i!d  
Bgmn2-  
As+t#
#gN  
7. 偏振敏感光栅的分析 4&/j|9=X  

"c}@V*cO<d  
 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。 '`1CBU$  
 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) Xf)|Pu  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 &uC@|dbC5  
8. 利用参数优化器进行优化 e#/E~r&  

]*7Y~dO  

[r/k% <  
 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。 zhY+x<-  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 1-RIN}CSd  
 在该案例种，提出两个不同的目标： EyY.KxCB  
 #1:最佳的优化函数@193nm ]kG(G%r|M  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 zE;bBwy&  
E^U0f/5 m  
9. 优化@193nm ?5kHa_^  
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 初始参数： Y.^=]-n,  
 光栅高度：80nm m7T)m0  
 占空比：40% p}[zt#v  
 参数范围： pRSOYTebP  
 光栅高度：50nm—150nm !|c|o*t{  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) [pVamE  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 Wu)>U  
|lv|!]qAma  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 !n^OM?.
4  
 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。 .f+TZDUO  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 u{["50~  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 q&:=<+2"  
ah~YeJp  
10. 优化@193nm结果 ax 41N25  
!nAX$i~  
 优化结果：  gk`zA  
 光栅高度：124.2nm I@\OaUGr+  
 占空比：31.6% %/updw#{B  
 Ex透过率：43.1% JmEj{K<3I  
 偏振度：50.0 pKi&[  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 y!]CJigpZ  
iX3HtIBj'  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 RoAlf+&Qb  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 sUE?v9  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 C!7>1I~5  
:T9<der,  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 | [>UH  
"Ky; a?Y  
Hty0qr3  
 初始参数： t|m=J`a{q;  
 光栅高度：80nm F`9]=T0  
 占空比：40% Is+O  
 参数范围： ;NRF=d>  
 光栅高度：50nm—150nm )Pv9_XKJ  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) d:yqj:  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% wb~@7,D  
4 {9B9={  
 优化结果： 6]-SK$  
 光栅高度：101.8nm V\6]n2  
 占空比：20.9% '? jlH0;  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） t'ZWc\  
 偏振对比度：50.0 rSrIEP,c'  
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。 U#U]Pt

  
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12. 结论 _SA5e3#   
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s5  
 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) A2|Ud_  
 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
R i^[i}  
(如Downhill-Simplex-algorithm) "9n3VX)  
 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。 +E1h#cc)