[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） RjcU0$Hi  
Z7="on4  
该应用案例说明了两个不同紫外光谱偏振片的参数优化，紫外偏振片具有亚波长线栅结构。两个系统具有不同的功能，如193nm工作波长和以及在期望光谱范围内效率的一致性。 k%|Sl>{Ir  
D(' w<9.  
1. 线栅偏振片的原理 iF_#cmSy$  
,cesQ ou  
2. 建模任务 c*k%r2'  

V,*<E&+  
\~(scz$  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 ]52.nxs~  
 偏振元件的重要特性： '[Ue0r<jn  
 偏振对比度 ~l^Q~W-+  
 透射率 xA&RMu&  
 效率一致性 e#5LBSP  
 线格结构的应用(金属) j_\?ampF  
zc`gm~@  
3. 建模任务： o#^(mGj_.  
SqF `xw  
4. 建模任务：仿真参数 f*:DH4g }B  
Bp7`W:?#"  
偏振片#1: pGsk[.  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 xk#q
_!(j  
 高透过率(最大化) vGX}zzto  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) mr
6~8I  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) ~OE1Sd:2  
偏振片#2: '&;s32']}  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内
wDvG5  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率  UZV\]Y  
 光栅周期：100nm NKSK+ll2  
 光栅材料：钨 _oILZ,  
@mJ#~@*(  
5. 偏振片特性 YcmLc)a7  
,\Q^[e!m~  
 偏振对比度：(要求至少50:1) 1^HmM"DD  
UA8*8%v  
_=\J:r|Y:  
t/kMV6
 
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) %3:[0o={d  
2}BQ=%E!'  
>x3$Ld  
!1
b4q/  
6. 二维光栅结构的建模 Bn<1zg5  

9'5`0$,|^  
blk4@pg  
 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。 ,bGYixIfYZ  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 Sc/\g  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 "C/X#y   
TOx >Z  
J
qp;8DV}  
0XWhSrHM  
7. 偏振敏感光栅的分析 XzD+#+By  

]Uu:t  
 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。 b)(rlX  
 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) &*nq.l76X`  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 Dga;GYx  
8. 利用参数优化器进行优化 <Crbc$!OeX  

Ifu[L&U  

DmA~Vj!a^y  
 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。  
T1\@4x  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 ~85>.o2RDW  
 在该案例种，提出两个不同的目标： w~%Rxdh?8W  
 #1:最佳的优化函数@193nm Ds<~JfVl  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 QSNPraT  
w2(pgWed  
9. 优化@193nm 1Uaj}=@M  
JP1XH k  
 初始参数： S11ME  
 光栅高度：80nm %jErLg  
 占空比：40% ?glK~G!i  
 参数范围： WcOnv'l,  
 光栅高度：50nm—150nm nSr_sD6"  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) NE)Yd7m-  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 uz /Wbc>y  
3Jh!YzI8  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 :?P>))vT%  
 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。 '5xvR G  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 dQQ!QbI(.  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 t8ZzBD!dP  
ak"W/"2:  
10. 优化@193nm结果 dI?x&#(vw  
\n<9R8g5  
 优化结果： pdySip<  
 光栅高度：124.2nm :lBw0{fP  
 占空比：31.6% oiTSpd-  
 Ex透过率：43.1% BA6(Ow
b  
 偏振度：50.0
|r+w(TG  
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。 ?P%-p  

vs%d}]v  
 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。 :LxsiDrF[  
 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。 ^5n#hSqZ=M  
 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。 sP~;i qk  
qHl>d*IZ  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 E;rS"'D:  
X#<+D
1P  
^e{]WH
?  
 初始参数： ' +f(9/  
 光栅高度：80nm AaLbJYuKd  
 占空比：40% ZKTY1JW_  
 参数范围： [:gp_Z&  
 光栅高度：50nm—150nm MS`XhFPS.  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) cb5T-'hY  
 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% .x'?&7#(  
p|>m 2(|  
 优化结果： ):]5WHYg  
 光栅高度：101.8nm x8o/m$[,=u  
 占空比：20.9% /d*[za'0  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） )8`i%2i=  
 偏振对比度：50.0 MG,)|XpyWJ  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求，尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 ]YrgkC35  
(_3QZ  
12. 结论 mEg3.|  
U'LPaf$O  
 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) jx#9  
 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 69S*\'L  
(如Downhill-Simplex-algorithm) Q%:Z&lgy  
 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。 D]twid~OS  
&EhOSu  
nyL$z-I)  
QQ：2987619807 *Ksk1T+>