[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） t8ZzBD!dP  
oWb\T 2!m  
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。 mFgrT  
eD,'M  
1. 线栅偏振片的原理 EGysA{o"X  
H{et2J<H  
2. 建模任务 '',g}WvRwe  

5rH?FQE  
Pq(7lua7  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 )qua0'y]@  
 偏振元件的重要特性： !!+LFe4su  
 偏振对比度 vI20G89E  
 透射率 j@s*hZ^J+  
 效率一致性 w'6sJ#ba(  
 线格结构的应用(金属) .(%]RSBY  
M)"'Q6ck=  
3. 建模任务： NilnS!BM  
u10;qYfL8o  
4. 建模任务：仿真参数 .G-L/*&%  
7DPxz'7):  
偏振片#1: q|sT4} =  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 ix
_&os]L_  
 高透过率(最大化) A=+1PgL66  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) )W/
_2Q.  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) KP)t,\@f!  
偏振片#2: *|as-!${k  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 `b KJ  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 +Kp8X53  
 光栅周期：100nm DEW;0ic  
 光栅材料：钨 zyB>peAp6j  
5c0$oyl)M  
5. 偏振片特性 g=$nNQ \6=  
~7wLnB  
 偏振对比度：(要求至少50:1) '<U4D  
}t*:EgfI  
](^FGz  
uhU'm@JZ  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) =9;b|Y"aQ  
uN=f(-"  
PXFu  
c-**~tb(  
6. 二维光栅结构的建模 B9wQ;[gQB  

K+|0~/0  
|j4p  
 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。 XZ<8M}Lg  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 b%].D(qBy  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 \c1>15  
v0(_4U]/  
>FS}{O2c  
@<yYMo7  
7. 偏振敏感光栅的分析 m^ /s}WEqp  

dKY#Tl]  
 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。 7NkMr8[}F  
 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) a4mRu|x  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 kDG?/j90D  
8. 利用参数优化器进行优化 :<v@xOzxx  

uANpqT}!  

T^ - -:1  
 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。 ^iWJqpLe  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 -EE}HUP)  
 在该案例种，提出两个不同的目标： %{jL+4veoL  
 #1:最佳的优化函数@193nm s@p:XO  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 Z= =c3~  
1.5R`vKn]  
9. 优化@193nm jW{bP_,"  
<B'PB"R3y  
 初始参数： [<sN"  
 光栅高度：80nm *;l[|  
 占空比：40% So= BcX-  
 参数范围： X<H{  
 光栅高度：50nm—150nm I|Mw*2U  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) l5D4?`|  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 ^O}J',Fm%f  
`NNP}O2  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 )$K\:w>  
 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。 tBETNt7  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 nW`] =
 
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 "bz.nE*  
"N)InPR-  
10. 优化@193nm结果 >Bu_NoM  
Lt i2KY}/%  
 优化结果： 0Hx'C^m72  
 光栅高度：124.2nm 9m<%+S5&  
 占空比：31.6% Y~w1_>b  
 Ex透过率：43.1% 9Q1w$t~Y  
 偏振度：50.0 t>x!CNb'C  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 g`~;"%u7cn  
b}*q*Bq  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 <sX_hIA^Fx  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 1tTY)Evf  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 wL}X~Xa3i  
[ua[A;K  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 ,c 0]r;u!  
orbz`IQc  
BU7QK_zT:  
 初始参数：  t^}"8  
 光栅高度：80nm D[6wMep^n  
 占空比：40% f0YBy<a  
 参数范围： 0#ON}l)>  
 光栅高度：50nm—150nm #4!f/dWJp  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 16Jjf|]j  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% mo,"3YW  
)@] W=  
 优化结果： er2;1TW3E  
 光栅高度：101.8nm .-[]po  
 占空比：20.9% ?A~=.u@[d  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） >FJK$>[1:p  
 偏振对比度：50.0 +n)
bWB%  
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。 SR`A]EC(V  
=LEzcq>XO  
12. 结论 !& >LLZ  
ad52a3deR  
 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) >GzH_]  
 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 -y[y.#o  
(如Downhill-Simplex-algorithm) E^m)&.+'M  
 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。 o{ccO29H/  
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QQ：2987619807 )q/
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