[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） D
!$ =oK  
*k]S{]Y  
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。 ;Y&?ixx  
^Ro du  
1. 线栅偏振片的原理 m+^;\DFJ,  
k^\&.63(  
2. 建模任务 QuRg(K%:  

"LIii1]k  
p#BvlS=D  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 <Jrb"H[T"  
 偏振元件的重要特性： *vE C,)  
 偏振对比度 p[cL#fBz  
 透射率 yrNc[kS/  
 效率一致性 zXU{p\;)\  
 线格结构的应用(金属) ;fME4Sp  
s1$#G!'  
3. 建模任务： qFChZ+3>  
T*~)9o  
4. 建模任务：仿真参数 VEKITBs  
q/-j`'A_pb  
偏振片#1: Hz3X*G\5b  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 `e=n(D  
 高透过率(最大化) et}Y4,:  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) NWN)b&}  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) hg=G//
 
偏振片#2: m_I$"ge  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 xKzFrP;/{  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 yzR=:0J  
 光栅周期：100nm Hf!4(\yN  
 光栅材料：钨 '#::ba[9w  
D\*_ulc
]  
5. 偏振片特性 "UnSZ[;t  
gO!h<1!  
 偏振对比度：(要求至少50:1) 5(`GF|  
+p6\R;_E  
R+hS;F nh%  
lfeWtzOf  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) l:,UN07s  
m1i$>9,  
2Lgvy/uN  
P]{.e UB@c  
6. 二维光栅结构的建模 j|dzd<kE6  

EXzNehO~e  
A"VXs1>_^  
 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。 Cfb-:e$0  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 gt(nZ
  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 u$p|hd d  
^O*hs%eO%  
#h|< >  
K"$ky,tU  
7. 偏振敏感光栅的分析 .3&OFM  

x#mk[SV  
 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。 q\Kdu5x{  
 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) H,` XCG  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 yS3s5C{C  
8. 利用参数优化器进行优化 *sVxjZvV  

h l'k_<a*  

IOqyqt'  
 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。 LfM(DK  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 bl-s0Ax-  
 在该案例种，提出两个不同的目标： wGX"R5  
 #1:最佳的优化函数@193nm e91d~  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 oe"ShhT  
@?? 6)C  
9. 优化@193nm P32'`!/
:  
1V?)zp  
 初始参数： Y2&6xTh  
 光栅高度：80nm V@-GQP1  
 占空比：40% &r!>2$B\  
 参数范围： )!72^rl  
 光栅高度：50nm—150nm kcUt!PL  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) S@($c'  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 JdEb_c3S  
2F7R,rr  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 (@
sKE  
 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。 uB5o Ghu-  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 y-k-E/V}  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 6mLE-( Z7  
'8 #*U  
10. 优化@193nm结果 q)zvePO#  
QNEaj\  
 优化结果： b6BIDuRb  
 光栅高度：124.2nm p?nVPTh  
 占空比：31.6% Q
Ll44*@  
 Ex透过率：43.1% SUhP e+  
 偏振度：50.0 9z}kkYk  
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。 W#\4"'=I  
6V/mR~F1r  
 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。 5]+eLKXB  
 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`^ C  
 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。 XW:(FzF  
BJ/%{ C`g  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 / KM+PeO  
:+$_(*Z  
b\mN^P~>A  
 初始参数： YN[D^;}  
 光栅高度：80nm B4=gMVp1  
 占空比：40% (@9}FHJzi  
 参数范围：  tvILLR  
 光栅高度：50nm—150nm u e~1144  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) Jo]g{GX[  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% [$X(i|6  
F!8425oAw  
 优化结果： (aLnbJeJ  
 光栅高度：101.8nm YQJ_t@0C  
 占空比：20.9% FliN@RNo  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） **"sru;@=  
 偏振对比度：50.0 uIBV1Qz  
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。 S1JB]\  
V qf}(3K0  
12. 结论 M Cz3RZK  
[gDvAtTZ
5  
 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) O^GTPYW  
 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 EBm\rM8  
(如Downhill-Simplex-algorithm) xi0&"?7la  
 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。 +dRTHz  
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QQ：2987619807 #'T@mA