[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） !|_b
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.Gq.st%  
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。 r?
Jxl<  
9)0AwLlv  
1. 线栅偏振片的原理 s^ rO I~
  
tW53&q\=  
2. 建模任务 1MHP#X;|  

0#4_vg .  
GdG1e%y]z  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 *F*c  
 偏振元件的重要特性： (rO_Vfaa  
 偏振对比度 1}#v<b$  
 透射率 Be}e%Rk  
 效率一致性 /:v+:-lU  
 线格结构的应用(金属) >JwdVy^  
)hmU/E@  
3. 建模任务： C-d|;R}Ww  
rHPda?&H  
4. 建模任务：仿真参数 W)JUMW2|  
pw{3I 2Ix  
偏振片#1: T:o!H Xdj^  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 <q hNX$t  
 高透过率(最大化) 8(3'YNC  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) CN8GeZ-G  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) qJ|ByZ
.N+  
偏振片#2: 5x?eun  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 =Xze).g  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 &i"33.#]  
 光栅周期：100nm )V~Fl$A  
 光栅材料：钨 9
|WBJ6  
q"ba~@<BEl  
5. 偏振片特性 0i\ol9,bf  
[:sPZ{  
 偏振对比度：(要求至少50:1) ^tX+<X  
^_6%dKLK  
%AW5\ EX  
XRXKO>4q  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) =o\:@I[  
!3U1HS-i62  
b\NWDH7}  
!+Z"7e nj  
6. 二维光栅结构的建模 =<fH RX`  

hPr*<2mp  
N[X%tf\L]F  
 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。 9qD/q?Hh$  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 hj64E
S#x  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 aGVzg$  
>"?HbR9  
8+Al+6d|!  
;5^grr@,4  
7. 偏振敏感光栅的分析 `%;nHQ"  

F7a &-  
 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=M&U  
 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) vLR)B@O,2  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 f/Km$#xOr  
8. 利用参数优化器进行优化 @v_E' 9QG^  

zf$&+E-  

h9
5C4jBE  
 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。 i,rP/A^q  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 $UW!tg*U&  
 在该案例种，提出两个不同的目标： 1Uz'=a  
 #1:最佳的优化函数@193nm hKtOh  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 ?2[=llS4  
%(;jx  
9. 优化@193nm /-z_"G  
@iB**zR/  
 初始参数： z   
 光栅高度：80nm V\ch0i 1  
 占空比：40% q_>DX,A  
 参数范围： \<|a>{`7]i  
 光栅高度：50nm—150nm AKx\U?ei7  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) }D dg  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 ;hF>iw  
 s=#IoNh  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 asP>(Li  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 RyD2LAf)J  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 WhE5u&`  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 S$W *i@x?  
7}Z.g9<  
10. 优化@193nm结果 LW_Y  
( f8g}2  
 优化结果： ;nLQ?eS\  
 光栅高度：124.2nm J&^r}6D  
 占空比：31.6% 1
jo.d  
 Ex透过率：43.1% :d/Z&LXD  
 偏振度：50.0 8>j+xbw  
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。 <9-tA\`8N  
S
As'u"EB  
 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。 GK/a^[f+'l  
 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。 /7@@CG6b  
 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。 >IfJ.g"  
M<
7<L  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 s .^9;%@$J  
':[+UUC@  
HG@!J>YaD  
 初始参数： vb: '%^v  
 光栅高度：80nm ,!kyrk6  
 占空比：40% 6BW-AZc  
 参数范围： }n=Tw92g  
 光栅高度：50nm—150nm \ :})R{  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) Y~=5umNSX  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% %P_\7YBC>  
=%Ut&6}sQ  
 优化结果： PZLWyp  
 光栅高度：101.8nm AEPgQ9#E  
 占空比：20.9% ""Drf=]  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） }y|%wym  
 偏振对比度：50.0 XT>e/x9'  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求，尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 BOL_kp"   
8i-?\VZD  
12. 结论 XF\`stEnb  
Aplqxvth  
 应用的偏振分析器可以评价偏振光栅与波长和角度的关系。(同样适用于极紫外光谱范围)  t8GJ;  
 VirtualLab参数优化工具箱提供了不同的优化方式，用以改善提高光学元件的性能 `<HY$PAe  
(如Downhill-Simplex-algorithm) .%->  
 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。 ,
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