[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） k2j:s}RHY  
S%kE<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。 B#B$w_z  
&s\$&%|  
1. 线栅偏振片的原理 aluXh?  
<@A/`3_O)  
2. 建模任务 <E&1HeP  

%R7Q`!@8  
p%]*I?  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 NA]7qb%%<  
 偏振元件的重要特性： *<Fz1~%*  
 偏振对比度 xQk]a1  
 透射率 pIC CjA?3@  
 效率一致性 r*0a43mC1  
 线格结构的应用(金属) 8}{';k  
@zT.&1;`  
3. 建模任务： ?*9U d  
l:z:tJ#(  
4. 建模任务：仿真参数 ;=5V)1~i1;  
o!aKeM~|Es  
偏振片#1: `[jQn;  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 ]6pxd \Q  
 高透过率(最大化) (=QaAn,,R  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) -l`@pklQ  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) 5#80`/w^U  
偏振片#2: oZA|IF8U0  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 H{\tQ->(2  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 ]i8K )/  
 光栅周期：100nm f"k?Ix\ e  
 光栅材料：钨 LJc w->  
MPAZ%<gmD  
5. 偏振片特性 /A9Mv%zjk  
ga4 gH>4  
 偏振对比度：(要求至少50:1) UacN'Rat  
$Y,,e3R3  
uZ]B?Z%y#  
bL)g+<:F  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) x/[i &Gkv  
L`R,4mI.W  
9(|[okB  
it&c ,+8  
6. 二维光栅结构的建模 95T%n{rz  

i\3BA"ZX  
Zv7@  
 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。 /I7sa* i  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 d;mQ=k 1  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 #_2V@F+,  
6zRJ5uI,/  
.x(&-  
htX'
bA  
7. 偏振敏感光栅的分析 >u*woNw(XM  

l YH={jJ  
 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。 fX[,yc;  
 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) <j ;HRm  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 :`:<JA3,  
8. 利用参数优化器进行优化 /v5Pk.!
o  

qt^%jIv  

c*RZbE9k  
 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。 S/~6%uJ  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 3[SN[faS  
 在该案例种，提出两个不同的目标： reu[}k~
  
 #1:最佳的优化函数@193nm 0WF(Ga/o  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 >B8)Wb:  
>z>UtT:  
9. 优化@193nm qE$.a[  
Wn0r[h5t  
 初始参数： @h>#cwhU  
 光栅高度：80nm {D."A$AAa  
 占空比：40% 2-j|q6m5  
 参数范围： R#Bt!RNZ  
 光栅高度：50nm—150nm Vq9hAD|k  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) `c:'il?  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 ngeX+@  
/rvXCA)j  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 Cf`UMQ a  
 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。 <i]%T~\Af)  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 /R|"/B0  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 3qpkMu3  
B{)Du :)  
10. 优化@193nm结果 d57(#)`  
'kH#QO\(e"  
 优化结果： elKQge  
 光栅高度：124.2nm :\4O9f*5+  
 占空比：31.6% ~@'|R%jJ  
 Ex透过率：43.1% {/QpEd>3+  
 偏振度：50.0 ZN1QTb
 
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。 cLR8U1k'  
UwE^ij  
 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。 A8Jbl^7E+  
 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。 &RROra  
 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。 u
lj`+D?H  
a#uJzYB0  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 k;LENB2iv  
^
f<f&V  
t8?+yG;  
 初始参数： (/@o7&>*50  
 光栅高度：80nm "Ww^?"jQ)  
 占空比：40% A%Bz52yg  
 参数范围： 0HNe44oI+D  
 光栅高度：50nm—150nm KJ9~"v  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 
.zegG=q  
 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% kQ'G+Kw~F  
PY>j?otD  
 优化结果： (qPZEZKx  
 光栅高度：101.8nm DcOu=Y> 1  
 占空比：20.9% (
>;~((2  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） u[dI81`  
 偏振对比度：50.0 ZT^PL3j+  
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。 G53!wIW2:  
E&[ox[g{  
12. 结论 S:1! )7  
l
;|1C[V  
 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) _@^msyoq  
 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 MaM
s(  
(如Downhill-Simplex-algorithm) }>0UaK  
 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。 :$}67b)MO  
~?L. n:wu  
F[?t"d  
QQ：2987619807 [n:R]|^a