[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） 3LQu+EsS  
Xeja\5zB  
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。 ErA*a3  
qMVuB
v  
1. 线栅偏振片的原理 8:I-?z;S  
0ZD)(ps|  
2. 建模任务 wmbG$T%k  

2b\h@VJt  
s 64@<oU<"  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 @QpL*F  
 偏振元件的重要特性：  R'_F9\  
 偏振对比度 LCIe1P2  
 透射率 l9%ckC*q  
 效率一致性 asvM/9  
 线格结构的应用(金属) l:~ >P[  
dZkKAK:v  
3. 建模任务： IWddJb~hu  
66WJ=?JV  
4. 建模任务：仿真参数 |P9MhfN  
tG"EbWi  
偏振片#1: .db:mSrL  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 "_rpErm }  
 高透过率(最大化) J8@bPS27q  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) r<dvo%I#|  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) {vd+cE  
偏振片#2: *g'%5i1ed  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 +*qTZIXj  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 Sng3B  
 光栅周期：100nm S}/ZHo  
 光栅材料：钨 A$zC$9{0I  
 GVu-<R  
5. 偏振片特性 R6GlQ G
 
<pT1p4T<  
 偏振对比度：(要求至少50:1) W-1Ub
|8C  
T-oUc
uQB  
>6(e6/C-9  
?ZKIs9E[m  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) 8"wavh|g4  
Z2]\k|%<Fa  
f0{tBD!%  
4kNSF  
6. 二维光栅结构的建模 v~!_DD au  

pug;1UZ  
9Pm|a~[m  
 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。 R|O^7o  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 cn_KHz=  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 !*k'3rKOW  
|' kC9H[>  
?,Wm|x
Y  
riglEA[^  
7. 偏振敏感光栅的分析 RL"hAUs_1  

G>2: WQ/  
 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。 OOz;/kay  
 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) ;ejtP #$  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 ^S(["6OJ(  
8. 利用参数优化器进行优化 2+\@0j[q  

\xk8+=/A  

eGrxS;NY  
 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。 =~$)Ieu  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 'yAHB* rQR  
 在该案例种，提出两个不同的目标： y[f6J3/  
 #1:最佳的优化函数@193nm a&n}pnEn)  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 Uv:NY1(3!  
R|7_iMIZ  
9. 优化@193nm A$J?-  
2cJ3b 0Xx  
 初始参数： 7lQ:}&  
 光栅高度：80nm G:PcV_ihx  
 占空比：40% +d8?=LX  
 参数范围： A
cY!  
 光栅高度：50nm—150nm XV<{tqa  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ^;mGOjS  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 p@=B\A]  
Jy#21  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 upF^k%<y:  
 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。 p~t5PU*(  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 IlP@a[:_  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 X;p4/ *U  
ulY<4MN  
10. 优化@193nm结果 jE, oEt O;  
C@FX[:l@-  
 优化结果： n@| &jh  
 光栅高度：124.2nm v>p~y u+G  
 占空比：31.6% O(44Dy@2  
 Ex透过率：43.1% qRA,-N  
 偏振度：50.0 ~f!iz~  
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。 E\=23[
0  
JdA3O{mT)  
 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。 zE4TdT1y|  
 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。 pr"~W8  
 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。 @D&}ZV=J  
75#&hi/~  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 rXg#_c5j  
;Quk
%6;[N  
3%SwCYd  
 初始参数： #Q_ d  
 光栅高度：80nm 3SWO_  
 占空比：40% _,9/g^<  
 参数范围： C{Er%  
 光栅高度：50nm—150nm Wfyap)y  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 3eS *U`_  
 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% n g?kl|VG  
ni
P/i  
 优化结果： qHQ#^jH  
 光栅高度：101.8nm )o@-h85";  
 占空比：20.9% WscNjWQ^TD  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） 9
-?[%8  
 偏振对比度：50.0 hA_Y@&=W  
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。 W"L;8u  
b
MpC
Q  
12. 结论 ZSg["`  
N=P+b%%:Z  
 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) C~aNOe WR  
 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 aI0}E O  
(如Downhill-Simplex-algorithm) ~kAen  
 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。 \+B+M 7