[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） #*(}%!rD*  
^G4YvS(  
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。 m?S;sew@5  
ay8]"sa  
1. 线栅偏振片的原理 0cm34\*  
b++r#Q g  
2. 建模任务 ZU 3Psj  

.}__XWK5  
fU6YJs.H^8  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 3lF"nv  
 偏振元件的重要特性： Tm"H9  
 偏振对比度 J|WE&5'  
 透射率 -y.cy'$f  
 效率一致性 IO)Y0J>x  
 线格结构的应用(金属) :1+Aj (  
t$BjJ -G  
3. 建模任务： F5?S8=i  
93*csO?Db  
4. 建模任务：仿真参数 qT#e -.G  

7}
iv+rQ  
偏振片#1: =-sT
V\  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 B.N#9u-vW  
 高透过率(最大化) "#C2+SKM1  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) Sz5t~U=G  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) N R c4*zQJ  
偏振片#2: R3B+vLGX  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 oN032o?S  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 5>}$]d/o  
 光栅周期：100nm Nh\vWAz9  
 光栅材料：钨 5FZw (E  
JM7mQ'`Ud  
5. 偏振片特性 dN2JOyS  
mCO1,?  
 偏振对比度：(要求至少50:1) xQ
sxc  
|k.'w<6mb9  
:T-DxP/  
e)sR$]i:v  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) Odwe1q&  
w)dnmrKDZg  
2yA)SGri  
bZxN]6_  
6. 二维光栅结构的建模 yGR{-YwU!  

"2mPWRItO  
jOGdq;|  
 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。 `7/(sX.  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 &=lc]sk  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 `Gio 2gl9  
$tZ {>!N  
@7 Ry{,A  
8c5YX  
7. 偏振敏感光栅的分析 s%:fZ7y  

lDL&":t  
 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。 t/;2rIx>  
 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)
wn"}<ka  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 N
O!Qo:  
8. 利用参数优化器进行优化 (p>|e\(]0  

$toTMah w  

^oi']O  
 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。 9q'&tU'a=c  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 [ U:C62oK,  
 在该案例种，提出两个不同的目标： +d3|Up8=  
 #1:最佳的优化函数@193nm </[.1&S+\  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 NW1Jr/  
qb? <u  
9. 优化@193nm <- \|>r Q  
6?a`'&  
 初始参数： Qu|CXUk  
 光栅高度：80nm ) H,Xkex  
 占空比：40% @j|E"VYY  
 参数范围： ZDW9H6ux  
 光栅高度：50nm—150nm g*YDgY  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) }Ulxt:}   
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 3RaduN]  
ea=E/HR-  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 ^8 VW$}  
 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。 ,iV%{*p]  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 ?~o`
mg  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 4aHogheg  
*qzdt^[ xo  
10. 优化@193nm结果 >ai
,6!  
^L%_kL_7  
 优化结果： F
Ct<h/  
 光栅高度：124.2nm lE
k@I"  
 占空比：31.6% +[G9PP6  
 Ex透过率：43.1% )Q1>j 2&  
 偏振度：50.0 (4FVemgy  
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。 .8YxEnXw)(  
>eTbg"\  
 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。 sa'1hX^@  
 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。 gKh*q.  
 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。 S>oEk3zlw  
`vBBJ@f4)  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 Ro<779.Gn\  
Kn^+kHh:  
p]kEH\ sh  
 初始参数： ^+yz}YFM  
 光栅高度：80nm S70#_{  
 占空比：40%  ;+~5XLk  
 参数范围： s[8.
l35|  
 光栅高度：50nm—150nm E+\?ptw  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) )Q=u[ p  
 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% ):K
%  
27!FB@k-  
 优化结果： ek&~A0k_o  
 光栅高度：101.8nm Y#os6|MV#  
 占空比：20.9% %r|sb=(yT  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） Q+B
l1xl  
 偏振对比度：50.0 P&Keslk  
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。 mOJdx-q?r  
CQ2vFg3+o  
12. 结论 lrE"phYk  
j-9)Sijj{  
 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) naR<  
 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 #&.Znk:@.f  
(如Downhill-Simplex-algorithm) K+~?yOQj  
 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。 M8-8T