[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） q;7DH4;t  
;WgUhA ;q  
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。 i6g=fx6j*  
S0}=uL#dt  
1. 线栅偏振片的原理 8pZOgh  
9Hd_sNUu\  
2. 建模任务 H8 xhE~'t  

 T;V!>W37  
Xg*](>/\,  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 Wrh$`JC  
 偏振元件的重要特性： 1I)oT-~  
 偏振对比度 E>`|?DE@  
 透射率 gYe6(l7m  
 效率一致性 sRqecG(n  
 线格结构的应用(金属) vTTXeS-b  
ia_lP  
3. 建模任务： VKf&}u/  
5}c8v2R:B  
4. 建模任务：仿真参数 \f)GW$`  
cLw|[!5:  
偏振片#1: II!~"-WH  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 l@ (:Q!Sk  
 高透过率(最大化) Y*S:/b~y  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) 1Kd6tnX  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) PTqia!  
偏振片#2: P+wpX  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 
beSU[  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 Hmnxmgx  
 光栅周期：100nm <fV][W  
 光栅材料：钨 jL'`M%8O  
j#Tl\S!m.I  
5. 偏振片特性 Vjw u:M  
9
C0#K\  
 偏振对比度：(要求至少50:1) y*6/VSRkt4  
$L?KNXHAF!  
w~ON861  
ivyaGAF}+o  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) RBBmGZ  
lk[Y6yE  
R<(xWH  
h72CGA|  
6. 二维光栅结构的建模 Z*Gf`d:  

C,GZ  
n.z,-H17  
 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。 DfP-(Lm)  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 qZ&~&f|>e  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 0U H]
 
aT(_c/t.  
#<ST.f@*  
,wXmJ)/WZ  
7. 偏振敏感光栅的分析 VpSpj/\m)'  

}a.j~>rq  
 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。 .Y"F3 R  
 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) P^48]Kj7  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。
akU2ToP  
8. 利用参数优化器进行优化 XM
,slQ  

\"Y,1in#  

Bc[~'gn  
 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。
i7e6lC  
 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 yy5 l!fv  
 在该案例种，提出两个不同的目标： S2_(lS+R  
 #1:最佳的优化函数@193nm FROC/'  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 %^vT7c>  
)>S,#_e*b  
9. 优化@193nm l{>j8Ln
 
$Ery&rX.  
 初始参数： ,"XiI$Le  
 光栅高度：80nm T'@+MA) ~  
 占空比：40% ]z/R?SM  
 参数范围： CgrQ"N5  
 光栅高度：50nm—150nm $|.8@ nj  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) j7k}!j_O{  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 !hhL",  
-!:5jfT
"  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 5<R m{  
 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。
s&(;  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 i>s  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 ,<r&] eC  
;'= cNj  
10. 优化@193nm结果 E3]WRF;l  
Mjy:k|aY"  
 优化结果： @qq"X'3t  
 光栅高度：124.2nm d%"XsbO  
 占空比：31.6% ow.!4kx{d  
 Ex透过率：43.1% gJ'pwSA  
 偏振度：50.0 d6YXITL)\>  
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。 ElV!C}g  
ABX%oZ7[|o  
 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。 ]b!n ;{5  
 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。 n]ba1t8ZA  
 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。
HdJ g  
U5OX.0  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 pB
8D  
]myRYb5Z
 
.
Dr!\.hL  
 初始参数： R=lw}jH[Z  
 光栅高度：80nm yJq<&g  
 占空比：40% [eDrjf3m  
 参数范围： 7RL J  
 光栅高度：50nm—150nm kz7FQE  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致)
R[a-"  
 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% '\tI|  
~\jP+[>M'  
 优化结果： *;Mi/^pzK  
 光栅高度：101.8nm Qs6Vu)U=  
 占空比：20.9% Og/aTR<;=  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） b-sN#'TDg  
 偏振对比度：50.0 7v ZD  
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。 qTr P@F4`g  
49~d6
fH  
12. 结论 &>,;ye>A  
8(L$a1#5W  
 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) d+D~NA[M  
 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 3ic /xy;}  
(如Downhill-Simplex-algorithm) %o0b~R  
 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。 w={q@. g%  
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QQ：2987619807 J rx^