[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） tnKpn-LPA  
4%#V^??E  
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。 JQ{zWJlt  
TGt1d  
1. 线栅偏振片的原理 `Q(]AGI2  
9L)&n.t1  
2. 建模任务 oE|u;o
 

%gne%9nn  
`pv89aO  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 0x9F*i_  
 偏振元件的重要特性： .$ P2W0G  
 偏振对比度 Ep,0Z*j  
 透射率 /Mi-lh^j-  
 效率一致性 !=q:>}g  
 线格结构的应用(金属) R1b )  
;5JIY7t  
3. 建模任务： L]L~TA<D9i  
+(h6{e%)  
4. 建模任务：仿真参数 0u&?Zy9&  
G+QNg.pH  
偏振片#1: t$PnQ@xu  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 q3pN/f;kr,  
 高透过率(最大化) }5Tyz
i(  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) Gad2EEZ%0  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) 0F0(]7g^  
偏振片#2: l_q>(FoqA  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 ;P0Y6v3  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 }9+1<mT9a/  
 光栅周期：100nm  j5VRv$P  
 光栅材料：钨 ,h(f\h(9  
$X<<JnsK  
5. 偏振片特性 MF`k~)bDV  
ptcH>wM!  
 偏振对比度：(要求至少50:1) >-@{vyoOy  
3 Q%k(,  
KHs{/  
*a0I Z  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) _%p9B#X<>  
JjTzq2'%  
J-%PyvK$?  

Z :i"|;  
6. 二维光栅结构的建模 )]>Y*<s }  

%_J/&{6G  
$j4?'-i=e  
 该案例使用一般二维光栅工具，该工具嵌入在VirtualLab光栅工具箱。 <"|<)BGeI  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 ZD]
 '$  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 ]!Aze^7;  
WSB|-Qj}W  
d# ?*62  
}${ZI  
7. 偏振敏感光栅的分析 2
T2#HP  

PG~m-W+  
 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。 fjZveH0  
 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) JU2' ~chh  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 aFc'_FrQ  
8. 利用参数优化器进行优化 nF[eb{GR`  

5J2p^$s  

3SB7)8Id1  
 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。 cZK?kz_Y  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 S0QU@e  
 在该案例种，提出两个不同的目标： hB<z]sl  
 #1:最佳的优化函数@193nm P9cI{RI  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 4hr+GO@o(  
*Lk&@(  
9. 优化@193nm $bC!T  
C
5

z  
 初始参数： 3eDx@8N }  
 光栅高度：80nm cFNtY~(b  
 占空比：40% e5\1k#@  
 参数范围： Uz8C!L ">C  
 光栅高度：50nm—150nm GKDG5u;  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) c+M@{EbuN  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。  ]mU*Y:<  
a}]@o"  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 qpH-P8V   
 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。 ~,4Znuin  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 iQj{J1V  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 rG%_O$_dO  
:[?o7%"  
10. 优化@193nm结果 &T.P7n
J=  
rpI7W?hh  
 优化结果： ^[N
mNi*  
 光栅高度：124.2nm cmLu T/oV  
 占空比：31.6% TKydOw@P"  
 Ex透过率：43.1% o;P;=<  
 偏振度：50.0 ng6p#F,3  
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##P9^zH1  
q&S.C9W  
 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。 H;te)km}  
 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。 `^h##WaXap  
 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。 f6C+2L+Hr  
i58CA?  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 *==nOO9G  
9r*T3=u.S  

3&2q\]Y,  
 初始参数： Mo=-P2)>lt  
 光栅高度：80nm B{KD ]  
 占空比：40% 4hz,F/ I  
 参数范围： ';V+~pi  
 光栅高度：50nm—150nm W5;sps  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) )ciHY6  
 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% :!\./z8v  
$B/cj^3  
 优化结果： fX|,s2-FW  
 光栅高度：101.8nm 6K0*?j{;"  
 占空比：20.9% nClU5  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） C5 !n{  
 偏振对比度：50.0 ".Ug A\0  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求，尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 ylJlICK  
GUXX|W[6  
12. 结论 Pl6=
._  
4v .6_ebL  
 应用的偏振分析器可以评价偏振光栅与波长和角度的关系。(同样适用于极紫外光谱范围) lEs/_f3;A  
 VirtualLab参数优化工具箱提供了不同的优化方式，用以改善提高光学元件的性能
`lzH:B  
(如Downhill-Simplex-algorithm) O}V2>W$  
 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。 aQ. \!&U