[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） 
%]0U60  
8ex:OTzn|  
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。 ~_db<!a  
J+
ZdZa}Ob  
1. 线栅偏振片的原理 tc<M]4-  
$a*Q).^  
2. 建模任务 ,XG|oo-  

G\N"rG=  
_@pf1d$  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。
il
p;@O6  
 偏振元件的重要特性： m2uML*&O5K  
 偏振对比度 L+rySP  
 透射率 0 ,Qj:  
 效率一致性 *<1x:PR  
 线格结构的应用(金属) 9=~H6(m>  
ws2j:B  
3. 建模任务： O"qa&3t%  
<<On*#80w  
4. 建模任务：仿真参数 0/P-> n~  
bC4*w O  
偏振片#1: Qv0>Pf  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 0tm_}L$g=b  
 高透过率(最大化) Be>c)90bO_  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) m)|.:sj  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) FHNuMdFn  
偏振片#2: 2PP-0 E  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 {iIg 4PzrU  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 EM54  
 光栅周期：100nm *o e0=  
 光栅材料：钨 JNM@Q  
"o#)vA`  
5. 偏振片特性 @7l=+`.i  
.A"T086  
 偏振对比度：(要求至少50:1) t:"=]zUU  
Z_V&IQo-7  
FQ|LA[~  
Hu9-<upc&  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) kk_9G-M  
Kjn&  
J'&B:PZObB  
w] 5U  
6. 二维光栅结构的建模 COan)<Ku  

MY?O/,6  
1f@U:<:  
 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。 t=W$'*P0}  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 kJ#[UCqzM  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 7\0|`{|R@  
Y6f+__O  
s9_`Wrg?  
yNqm]H3<MP  
7. 偏振敏感光栅的分析 t.>te'DK/  

Yn$>QS 4  
 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。 r>Qyc  
 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) fD\^M{5f  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 -@ UN]K  
8. 利用参数优化器进行优化 0.u9f`04  

3<jAp#bE  

~
aqT~TL_  
 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。 36^C0uNdX  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 v't6 yud  
 在该案例种，提出两个不同的目标： vSYunI  
 #1:最佳的优化函数@193nm e}?1T7NPG]  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 @;m@Luk  
FU]8.)`G  
9. 优化@193nm 6cQeL$,SQ  
"u Of~e"  
 初始参数： C>JekPeM  
 光栅高度：80nm OXIu>jF  
 占空比：40% B~V<n&<  
 参数范围： 4+/
fP  
 光栅高度：50nm—150nm ?O<`h~'$+  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) M\\e e3Ih  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 Z0()pT  
`Ct'/h{  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 "q9~C  
 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。 a%MzNH  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 $tDCS  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 v2M"b?Q  
]=?X*,'  
10. 优化@193nm结果 F.~n  
R "/xne  
 优化结果： B^8ZoF  
 光栅高度：124.2nm gZ`32fB%  
 占空比：31.6% *} *!+C3  
 Ex透过率：43.1% eD*?q7  
 偏振度：50.0 klK-,J  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 nV!2Dfd  
TRs[~K)n  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 'L>&ZgLy  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 ]~j_N^oZ1X  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 u"`5  
N`,7FI}  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 qy7hkq.uX  
bc3|;O  
hw&ke$Fg#  
 初始参数： f pv= P  
 光栅高度：80nm @
!z$Sp=  
 占空比：40%
k%EWkM)?  
 参数范围： :Az8K)  
 光栅高度：50nm—150nm yPf?"W  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) _-4n~(  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% 2x7(}+eD  
& cM u/}  
 优化结果： i&A{L}eCr:  
 光栅高度：101.8nm ]4Nvh\/P9  
 占空比：20.9% 6V'wQqJ  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） /[\6oa  
 偏振对比度：50.0 33=Mm/<m$P  
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。 ~mN g[]  
?60>'Xjj  
12. 结论 _v1bTg"?  
.o-0aBG  
 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) X4d Xm>*?=  
 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 
R<0Fy=z  
(如Downhill-Simplex-algorithm) ggerh#  
 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。 x1|Da$2