[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） PnvLXE}F  
m^KkS  
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。 u}_q'=<\  
<o}t-Bgg  
1. 线栅偏振片的原理 zV#k #/$  
}e)l
tp|  
2. 建模任务 u05O[>w  

lom4z\6  
wB{-]\H`\  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 =6:Iv"<  
 偏振元件的重要特性： d1N&J`R\1  
 偏振对比度 _G`aI*rKsy  
 透射率 WxdYvmp6z[  
 效率一致性 SZEr  
 线格结构的应用(金属) 6 ?cV1:jh  
S7R^%Wck/6  
3. 建模任务： FS[CUoA  
'yqp  
4. 建模任务：仿真参数 ( ;q$cKy  

1Mqz+@~11  
偏振片#1: 1Cthi[B  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 S5vJC-"  
 高透过率(最大化) Im=E?t  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) z$A5p4=B'^  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) )erPp@  
偏振片#2: Ghz)=3  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 _G42|lA$/  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 3[$VW+YV  
 光栅周期：100nm IiL?@pIq  
 光栅材料：钨 ;lldxS  
q#1um @m3  
5. 偏振片特性 ~2H)#`\ac8  
l6RJour  
 偏振对比度：(要求至少50:1) =y ff.3mW\  
&fWZ%C7|jC  
TQFD  
rmhB!Lo  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) #~Q0s)Ze  
f7L|Jc  
i^(0,L  
tfsG P]9$  
6. 二维光栅结构的建模 Q"\[ICu!,  

t}K?.To$  
SU1,+7"  
 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。 HV>Wf"1  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 cCwT0O#d  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 [Gu]p&  
0&Qn7L  
) ":~`Z*@  
X~x]VKr/  
7. 偏振敏感光栅的分析 NWf!c-':  

='f>p+*c%  
 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。 rv^j&
X+EH  
 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) 6@ + >UZr\  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 tcs Z!#  
8. 利用参数优化器进行优化 IV\@GM:ait  

N$.''D?7D  

edm&,ph]  
 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。 X|b~,X%N  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 2'++G[z  
 在该案例种，提出两个不同的目标： _A(J^;?  
 #1:最佳的优化函数@193nm FQ[::*-  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 -7lJ   
4Hu.o7  
9. 优化@193nm 6(wpf^br2  
yjr!8L:m  
 初始参数： ^LZU><{';  
 光栅高度：80nm he/FtkU  
 占空比：40% {8E hC/=  
 参数范围： ")TI,a`  
 光栅高度：50nm—150nm B}:[~R'  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) K,J:i^2  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 rZ^DiFR  
yfq"atj  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 o zv><e#  
 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。 D:f0Wv  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 a7ZPV1k  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 :.@gd7T  
W8\K_M}  
10. 优化@193nm结果 >RR
b8=[J  
h!$W^Tm2g  
 优化结果： C8i}~x<  
 光栅高度：124.2nm /QG8\wXE2  
 占空比：31.6% Y6V56pOS  
 Ex透过率：43.1% 2 3
P7~S  
 偏振度：50.0 /mvuSNk  
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。 bA1uh]oB  
poeKY[].  
 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。 .aF+>#V=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。 V\Rbnvq  
 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。 m7fmQUk  
7\5;;23N4  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 n pBpYtG  
Uq7 y4zJ  
C";F's)  
 初始参数： Hw_(Af?C  
 光栅高度：80nm 0IxXhu6v  
 占空比：40% |eJ4"OPC  
 参数范围： 
&+u$96  
 光栅高度：50nm—150nm 7\eN8+  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) &p0*:(j  
 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% +:;r} 7Zh  
](:aDHa  
 优化结果： m8fxDepFA  
 光栅高度：101.8nm Em-88=XO  
 占空比：20.9% Ydh]EO0'  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） @MS;qoc  
 偏振对比度：50.0 nUD)G<v
 
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。 ggfL d r  
B<x)^[<v  
12. 结论 l}># p'$  
pl%3RVpoc  
 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) 1W;q(#q  
 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 \XD&0inv  
(如Downhill-Simplex-algorithm) zaf%%  
 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。 I HgYgn  
$xJVUV  
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QQ：2987619807 kTt;3Ia