[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） 7^TV~E#  
^4Am %yyT  
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。 /?-7Fg+,  
we7c`1E  
1. 线栅偏振片的原理 KU9Z"9#  
XkmQBV"  
2. 建模任务 J'&#mDU  

?kw&=T!  
:c[n\)U[aa  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 C_fY %O  
 偏振元件的重要特性： q
>:$c0JY  
 偏振对比度 Px@/Q  
 透射率 I8Vb-YeS  
 效率一致性 #_ C  
 线格结构的应用(金属) a?5[k}\  
oS,I~}\kQ  
3. 建模任务： ~:Uwg+]j  
f3*?MXxb16  
4. 建模任务：仿真参数 ?/*~;fM  
1M3%fW  
偏振片#1: 1YxgR}7  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 E .6HpIx  
 高透过率(最大化) 8G%yB}pa  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) o`,Qku k  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) ^cvl:HOog  
偏振片#2: ,"}Rg1\4t  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 Rs& @4_D  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 `'_m\uo  
 光栅周期：100nm _>o-UBb4]T  
 光栅材料：钨 o/cjXun*  
}A$WO{2  
5. 偏振片特性 ITuq/qts]A  
CDy^UQb  
 偏振对比度：(要求至少50:1) @MR?6n*k  
v0*N)eqDGd  
#Sg\q8(O  
v`q\6i[-  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) eBN)g^  
)o _j]K+xI  
o6kNx>tc)  
YMpf+kN  
6. 二维光栅结构的建模 uUR~&8ERX  

J<n+\F-s  
:q##fG'm/  
 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。 JMBK{JK>  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 mZk0@C&:6  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 %5Kq^]q;Y  
SJ' % ^  
5__+_hO ;3  
/G{_7cb  
7. 偏振敏感光栅的分析 f6<g3Q7Mu  

G)=HB7u[a  
 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。 ^S)TO
}e  
 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) *mG`_9  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 VU|dV\>  
8. 利用参数优化器进行优化 m8]?hJY3l  

}$su4A@0  

2+8#H.  
 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。 0O!cN_l|  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 yTM{|D]$(  
 在该案例种，提出两个不同的目标： l":c  
 #1:最佳的优化函数@193nm 8Q`WB0E<|  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 ]J1S#Q5'  
2R-A@UE2  
9. 优化@193nm A!W0S  
e>'H IO  
 初始参数： 3ucP(Ex@tg  
 光栅高度：80nm #PLEPB  
 占空比：40% H!e 3~+)  
 参数范围： "LhUxnll  
 光栅高度：50nm—150nm VUU]Pu &  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ;_kzcK!l
 
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 rk2xKm^w  
wl=61Mb  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 p(SRjQt  
 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。 c2l_$p  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 H2gj=krK  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 $Byj}^;1  
=64r:E  
10. 优化@193nm结果 =?0lA_ 0  
]6Ug>>x5  
 优化结果： iItcN;;7  
 光栅高度：124.2nm |C \}P  
 占空比：31.6% {X]R-1>  
 Ex透过率：43.1% ~i'Nqe_  
 偏振度：50.0 q
=HHNjj8  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 59uwB('|lH  
[a[/_Sf{  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 K?x,T8<aW  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 Id'RL2Kq*&  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 !4"sX+z9  
UUo;`rkT  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 ]-o"}"3Ef  
=]R3& ]#n  
N<|$h5isq  
 初始参数： ?C0l~:j7D  
 光栅高度：80nm jd`},X/  
 占空比：40% MjfFf} @  
 参数范围： UCrh/bTm  
 光栅高度：50nm—150nm _#e&t"@GS  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) FxG7Pk+=  
 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% >Y 1{rSk  
`[#x_<\t  
 优化结果： rI$`9d  
 光栅高度：101.8nm [mxTa\  
 占空比：20.9% [//R~i?  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） G}@#u9  
 偏振对比度：50.0 h~U02"$  
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。 Hk_y/97OO  
inPJ2uBD\^  
12. 结论 g_*T?;!.U  
z!Q
DTIb  
 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) "bg'@:4F  
 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 3XiO@jzre  
(如Downhill-Simplex-algorithm) $v.C0 x  
 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。 h 6G/O`: