[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） :7Z\3_D/  
u->@|tEq  
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。 O`[iz/7m  
MpIw^a3(r  
1. 线栅偏振片的原理 nl-t<#z[  
;;w6b:}-c  
2. 建模任务 ELrZ8&5G  

R2Rstk  
cbu nq"  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 `mKlv~$1^  
 偏振元件的重要特性： XAU_SPAjiw  
 偏振对比度 9 yW~79n  
 透射率 A|taP$%  
 效率一致性 Q3Z%a|3W  
 线格结构的应用(金属) @W1WReK]f  
A eGG  
3. 建模任务： x?f0Hk+  
UR/qVO?  
4. 建模任务：仿真参数 )+w/\~@  
8yE%
X!E  
偏振片#1: AFINm%\/0  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 KcmDF4C2
 
 高透过率(最大化) 4C,kA+P  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) Z[})40[M  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) '"xL}8HX}  
偏振片#2: <;z[+6T  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 OK M\"A4  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 4/HY[FT  
 光栅周期：100nm |.Nr.4Yp  
 光栅材料：钨 (0OSGG9  
ZTh?^}/  
5. 偏振片特性 @Xq&t}*8  
nIV.
9#~&  
 偏振对比度：(要求至少50:1) nszpG1U:  
!cN?SGafZI  
`jb0+{08  
u\()E|?p  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) &Rt+LN0qB0  
]r/(n]=(  
x1m8~F  
Kf05<J!  
6. 二维光栅结构的建模 ?JXBWB4  

G}=`VYK  
#$rf-E5g-K  
 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。 Z7/vrME6  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 qa 6=W  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 ->&BcPLn  
-O~C m}e  
3AdP^B<  
T>\nWancQM  
7. 偏振敏感光栅的分析 wUru1_zjO  

q4sl=`L5Sp  
 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。 c&Gz> L  
 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) zQL!(2  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 r+p@X  
8. 利用参数优化器进行优化 PoYr:=S?  

CDQJ bvx  

"C:rTIH  
 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。 ^H5w41  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 _-@ZOhw&  
 在该案例种，提出两个不同的目标： b:fxkQm  
 #1:最佳的优化函数@193nm F1 <489  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 Q?* nuE  
wD<vg3e[H  
9. 优化@193nm **T:eI+  
51&|t#8h  
 初始参数： hf_R\C(c  
 光栅高度：80nm ..??O^  
 占空比：40% <8iYL`3  
 参数范围： _n< LVdE  
 光栅高度：50nm—150nm ?@_v,,|  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) :6 Uk)  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。
pZu?V"R  
*mf}bTiS  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 ow-+>Y[qZ  
 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。 AiY|O S3R  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 qzz[y#q(  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 jZa25Z00  
@ L\-ZWq  
10. 优化@193nm结果 ])N|[|$  
>ysriPnQ  
 优化结果： BD hLz  
 光栅高度：124.2nm k|^vCZ<(x  
 占空比：31.6% B:e.gtM5  
 Ex透过率：43.1% 40 A&#u9o  
 偏振度：50.0 CIIY|DI`l  
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。 ktN%!Mh\  
M,&tA1CH  
 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。 grGhN q  
 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。 zs4>/9O  
 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。 ~@xT]D!BQ  
1W*V2`0>  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 IZ+*`E  
D=2~37CzQ1  
\'[3^/('  
 初始参数： W5pn;u- sz  
 光栅高度：80nm Dp^"J85}   
 占空比：40% :b"=KQ  
 参数范围： I9;xzES  
 光栅高度：50nm—150nm "Lb fF  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) |B 9t-  
 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% K-Re"zsz  
3*G5F}7%=  
 优化结果： ,cLH
*@  
 光栅高度：101.8nm ]Fxku<z7|  
 占空比：20.9% >Q&CgGpW$  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） aXC!t  
 偏振对比度：50.0 M/*Bh,M`  
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。 Z?-;.G*  
Bu&So|@TL  
12. 结论 3be6p  
?qy*s3j'M  
 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) Qr<AV:  
 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 $Tfm/=e  
(如Downhill-Simplex-algorithm) Qy/uB$q{A  
 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。 )GK+  
z23#G>I&  
NJk)z&M  
QQ：2987619807 ;r3}g"D@