[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） C&e8a9*,(a  
shD+eHo$  
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。 Z|}H^0~7S  
IE|,~M2  
1. 线栅偏振片的原理 lqauk)(A0  
k}#@8n|b  
2. 建模任务 y1nP F&_  

fH; |Rm  
GG*BN<(>!  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 ZrA Um  
 偏振元件的重要特性： pRb<wt7v
 
 偏振对比度 F~%|3a$Y  
 透射率 n00z8B1j(l  
 效率一致性 =I7[L{+~Y  
 线格结构的应用(金属) J#+Op/mmo  
M.X}K7Z_/  
3. 建模任务： $G)&J2z
L  
\Ec X!aC  
4. 建模任务：仿真参数 ` 4OMZMq  
am3V9"\  
偏振片#1: UC.8DaIPN  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 I{Rz,D uAL  
 高透过率(最大化) N=.}h\{0  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) GsI[N%  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) wQ@Zwbx  
偏振片#2: [1e.i  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 4a#B!xW  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 9#ZzE/  
 光栅周期：100nm 9GtLMpy  
 光栅材料：钨 ixg\[5.Q+  
F|9a}(-7  
5. 偏振片特性 C-_(13S  
.[#xQ=9`  
 偏振对比度：(要求至少50:1) BEFe~* ~  
hZ%2?v`  
Tq.MubaO  
P>>f{3e.  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) !,I7 ?O  
_xa}B,H  
U<K|jsFo  
b
N]\K
/  
6. 二维光栅结构的建模 llHN2R%(  

/5&3WG&<u  
Pv^(Q]  
 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。 *sjj"^'=  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 `^?}s-H+  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 B>ms`|q=l  
)-MA!\=<  
~GAlNIv]  
9Ilfv  
7. 偏振敏感光栅的分析 _3s~!2  

dl7Riw-J  
 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。 ,w,ENU0~f  
 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) 1'(_>S5CG  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 `i"$*4#<  
8. 利用参数优化器进行优化 38Bnf  

<\B],M1=s=  

x8\E~6`,  
 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。 nh _DEPMq  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 d;;>4}XJ]  
 在该案例种，提出两个不同的目标： b #o}=m  
 #1:最佳的优化函数@193nm a7ub.9>  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 AsTMY02|  
>1#DPU(g  
9. 优化@193nm p~,a=  
dt`9RB$  
 初始参数： U>e3_td3,  
 光栅高度：80nm 23(B43zy  
 占空比：40% i{Y=!r5r  
 参数范围： (OM?aW  
 光栅高度：50nm—150nm Q `J,dzY  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) <Tj"GVZAEO  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 oO!1  
dSA [3V  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 X ,V= od>  
 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。 {hW +^  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 xiOv$.@q  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 .0R/'!e  
f;@b a[  
10. 优化@193nm结果 'sT}DX(7M  
2?#y |/  
 优化结果： #+2:d?t  
 光栅高度：124.2nm rf1wS*uU+  
 占空比：31.6% EOd.Tyb!/  
 Ex透过率：43.1% )A>U<n$h  
 偏振度：50.0 qv ;1$  
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。 y]~+`9  
W TXD4}  
 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。 1 $KLMW  
 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。 89:?.'  
 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。 %x cM_|AyR  
`Yo-5h  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 +O.&64(
 
ne!j%9Ar  
Knw'h;,[  
 初始参数： thlp
j*|  
 光栅高度：80nm 0`g}(}'L  
 占空比：40% 34++Rr [G  
 参数范围： cpr{b8Xb8&  
 光栅高度：50nm—150nm ,J`lr U0  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) qH{8n`  
 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% aPY>fy^8D  
c'TiWZP~  
 优化结果： M<M#<kD  
 光栅高度：101.8nm HwVgT"  
 占空比：20.9% :?&WKW  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） 61s2bt#  
 偏振对比度：50.0 NbQMWU~7  
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。 x|,aV=$o  
gN!E*@7  
12. 结论 "Dmw-  
Nw3I   
 应用的偏振分析器可以评价偏振光栅与波长和角度的关系。(同样适用于极紫外光谱范围) mER8> <  
 VirtualLab参数优化工具箱提供了不同的优化方式，用以改善提高光学元件的性能 :xAe<Pq  
(如Downhill-Simplex-algorithm) 5 vu_D^Q  
 通过选择合适的评价函数(包括参数权重)可使优化更加合理化，并满足独立的要求。 \KnD"0KW   
gn[$;*932z  
H>X\C;X[  
QQ：2987619807 {g:/BFLr#