[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） *K)v&}uw  
[0}471  
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。 y
O6i "3  
~U1iB  
1. 线栅偏振片的原理 ?1{`~)"  
zPmVECS  
2. 建模任务 0L1P'*LRU  

V":BAn  
?yz%r`;r  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 7Y)wu$!7}  
 偏振元件的重要特性： ceOjuzY  
 偏振对比度 RpXQi*c0  
 透射率 SUEw5qitB  
 效率一致性 TM}F9!*je  
 线格结构的应用(金属) -{wuF0f  
H>r-|*n  
3. 建模任务： sV6A& Aw  
}.'%gJrS  
4. 建模任务：仿真参数 1Q%.-vs  
@v'D9 ?  
偏振片#1: rEf\|x=st:  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 EH:1Z*|Z{\  
 高透过率(最大化) =oTYwU  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) 7L]?)2=  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) ^M9oTNk2  
偏振片#2: t[maUy_A  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 c>R(Fs|6  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 ,dp?'_q{  
 光栅周期：100nm '2tEKVb  
 光栅材料：钨 KCu6:)6'  
M~Slc*_%  
5. 偏振片特性 ;!}SgzSH}  
h=tu+pn  
 偏振对比度：(要求至少50:1) Psa8OJan  
p^:Lj9Qax  
9H}&Ri%  
7`/qL "  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) c 2@@Rd~M  
OW}A48X[+  
+m.8*^  
of`]LU:  
6. 二维光栅结构的建模
TxvPfU?  

Fdw[CYHz  
FNM"!z  
 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。 >l1Yhxd_0*  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 hn|E<  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 T/;hIX:R  
\.a .'l  
nc~d*K\!  
)R@gnTe  
7. 偏振敏感光栅的分析 E?mp6R]}%  

B|=maz:_  
 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。 5r<(
Z0  
 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) +I n"OR%  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 2S6EDXc  
8. 利用参数优化器进行优化 :\JbWj_j  

~BZV:Es  

Bqi2n'^O2  
 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。 m#$za7  
 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-sh
6q5  
 在该案例种，提出两个不同的目标： mv?H]i`N  
 #1:最佳的优化函数@193nm kV3j}C"  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 mJ>99:W+  
E`n`#=xKR  
9. 优化@193nm Pu*HZW3l
 
k#5e:VOb  
 初始参数： Oc9>F\]_m  
 光栅高度：80nm d`<^+p)oy  
 占空比：40% <57l|}8  
 参数范围： +i#sS19h  
 光栅高度：50nm—150nm >Ron+ oe  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) FqxOHovE  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 ].P(/~FS9  
h;p%EZ  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 F6c[v|
3  
 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。 Z_ gVYa  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 "ue$DyN  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 nvK7*-  
Pd "mb~  
10. 优化@193nm结果 P&3/nL$9N  
*.]E+MYi*  
 优化结果： ';\gR/L  
 光栅高度：124.2nm H\+c'$  
 占空比：31.6% [F)/mN  
 Ex透过率：43.1% F2`htM@,  
 偏振度：50.0 Ru^ ONw"  
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。 N%rL=zE  
JX/4=..  
 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。 )g:,_1s)|  
 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。 B/D\gjb  
 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。 C$td{tM  
rKQASRF5*  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 iQzX-a|4]  
TflS@Z7C  
+ lB+|yJ+  
 初始参数： J&"?m.~@  
 光栅高度：80nm (d'j'U:C  
 占空比：40% nN`Z0?  
 参数范围： CxA\yG3L&  
 光栅高度：50nm—150nm 3hXmYz(  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ]6BmCh  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% )ehB)X  
2WPF{y%/  
 优化结果： 'ztL3(|X6  
 光栅高度：101.8nm :DMHezaU  
 占空比：20.9% |aS~"lImh  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） RCh$j&Tn  
 偏振对比度：50.0 v*H &F  
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。 ]opW; |{e  
NB3Syl8g  
12. 结论 du'}+rC  
g{v5mly  
 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) hD$p;LF  
 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 bwSRJFqb  
(如Downhill-Simplex-algorithm) nGv23R(?G  
 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%h