[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） b}fC' h  
-<g[P_#  
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。 +.&P$`;TZj  
rrR"2WuGO  
1. 线栅偏振片的原理
l
9C `:g  
3$xpZm60  
2. 建模任务 cHt4L]n8n  

`-%dHvB^R  
4evNZ Q  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 z Ohv>a  
 偏振元件的重要特性： -8l(eDm"m  
 偏振对比度 sZ~03
QvkT  
 透射率 9+MW13?  
 效率一致性 ZJW8S  
 线格结构的应用(金属) 7TEpjSuF  
XlD=<$Nk7  
3. 建模任务： Zo-,TKgY'  
Y#I8gzv  
4. 建模任务：仿真参数 tvf5b8(Y-  
'.<iV!ZdZ  
偏振片#1:  ZB|s/  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 A9N8Hav  
 高透过率(最大化) 4i.&geXA.  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) .?rs5[th*  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) )5n0P Zi  
偏振片#2: V)Oot|  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 NC!B-3?x  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 qLN\>Z,3;  
 光栅周期：100nm ,tQNL\t  
 光栅材料：钨 34X]b[^  
R<_VWPlj  
5. 偏振片特性 M"W#_wY;  
[L7s(Zs>  
 偏振对比度：(要求至少50:1) QVRQUd  
W!T[ ^+  
)Nx*T9!Q  
lAA&#-#YG  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) ViyG%Sm  
=$+0p3[r  
"9dZ z/{  
;hODzfNkS  
6. 二维光栅结构的建模 5FuV=Yuc  

:CezkD&  
`jR8RDD  
 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。 xjF>AAM_Px  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 *g %bdO  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 ,aD~7QX1:  
<$hv{a  
_VjaTw8iM  
88<d<)7t  
7. 偏振敏感光栅的分析 !SE  

5 (!F
Q  
 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。 ZvQZD=,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) }f_@@#KB?  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 -xLK/QAL  
8. 利用参数优化器进行优化 ~3Pp}eO~V  

f3n^Sw&Q(Q  

Jw}&[  
 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。 o\ce|Dzt  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 IY6Qd4157  
 在该案例种，提出两个不同的目标： Cq7 u
y  
 #1:最佳的优化函数@193nm <+r~?X_  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 A@?-
"=h}  
rN7JJHV  
9. 优化@193nm 'AWWdz  
BMQ4i&kF|  
 初始参数： 2"|7 YI  
 光栅高度：80nm _1O .{O  
 占空比：40% Im-qGB0C  
 参数范围： ooB9iNo^  
 光栅高度：50nm—150nm %"oGJp  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) },}g](!m  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 >EA\KrjW  
55TFBDc  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 js;YSg{m  
 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。 %XBTN  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 ollVg/z  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 [>
_zV.X  
_qk&W_u  
10. 优化@193nm结果 iD%a;]  
DWx;cP8[  
 优化结果： B 5qy4MFWs  
 光栅高度：124.2nm a(|0'^  
 占空比：31.6% -Vb5d!(  
 Ex透过率：43.1% %jf|efxo  
 偏振度：50.0 eJn_gKWb  
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。 @`nG&U  
9 `bLQd  
 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。 ?IS[2 v$  
 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#lZjW#  
 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。 J4j:nd  
c;(Fz^&_  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 F4"bMN  
qf ]le]J  
90Sras>F  
 初始参数： 9An\uH)mL  
 光栅高度：80nm Uc,

..  
 占空比：40% FqGMHM\J  
 参数范围： ~#VDJ[Z  
 光栅高度：50nm—150nm B<Cg_C  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) z<^LY]  
 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% I`jG  
xQzW6H|  
 优化结果： 91yYR*  
 光栅高度：101.8nm ~Al3Dv9x  
 占空比：20.9% 5A5t
 
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） MT)q?NcG  
 偏振对比度：50.0 lfd-!(tXD  
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。 c05-1  
?UIW&*h}  
12. 结论 8'qlg|{!~  
9&Y|,&W  
 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) Z-_Xt^N  
 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 =;Co0Q`  
(如Downhill-Simplex-algorithm) kD1Nq~h2  
 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。 o$U{.#