[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） \z0HHCn'"  
9|}Pf_5]%[  
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。 `2@.%s1o=  
I6f/+;E  
1. 线栅偏振片的原理 .nrllVG%`  
^ UmYW  
2. 建模任务 4_=2|2Wz[  

W~ET/h  
[MFnS",7c  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 `nl n@ ;  
 偏振元件的重要特性： [rT.k5_  
 偏振对比度 ^HJ?k:u  
 透射率 =zyA~}M2  
 效率一致性
n^T,R  
 线格结构的应用(金属) ;cI*"-I:F  
Df^F)\7!N?  
3. 建模任务： /!?LBtqy  
'V]&X.=zC  
4. 建模任务：仿真参数  @;bBc  
A<X?1$  
偏振片#1: 9dhEQ=K{3  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 lQ;BI~  
 高透过率(最大化) $QC1l@[sM  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) |]*3
En:  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) T^1 Z_|A  
偏振片#2: 1[SG.  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 ",$_\l  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 _?I{>:!|  
 光栅周期：100nm xmvE*q"9]  
 光栅材料：钨 <:}nd:l1  
IFp%Ta  
5. 偏振片特性 X@\W* nq  
 -BSdrP|  
 偏振对比度：(要求至少50:1) Cf2
WBX$  
4KM-$h,4O  
QJVbt  
5G f@n/M"  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) `5IrV&a  
V95o(c.p  
nF,F#V8l  
Qq<@;4  
6. 二维光栅结构的建模 l;lrf3  

K*>%,mP$i  
I,{YxY[$7  
 该案例使用一般二维光栅工具，该工具嵌入在VirtualLab光栅工具箱。 XMrk2]_  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 4E39]vb  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 .:$(o&  
Ktq4b%{  
??,[-Oi  
s<s}6|Z  
7. 偏振敏感光栅的分析 fST.p|b7  

V*giF`gq  
 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。 0[MYQl`  
 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) "b} mVrFh  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 [eX]x  
8. 利用参数优化器进行优化 (~GQncqa  

uuC [
"Z  

tVAi0`DV  
 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。  w4U,7%V  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 -&1(~7  
 在该案例种，提出两个不同的目标： D'g,<-ahl  
 #1:最佳的优化函数@193nm 7~Y\qJ4b  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 %QezC+n  
QyD0WC}i  
9. 优化@193nm _K^Q]V[nZ  
#-0e0  
 初始参数： Bf utmI  
 光栅高度：80nm u m
9yO'[C  
 占空比：40% z'YWomfZm  
 参数范围： YM}a>o  
 光栅高度：50nm—150nm .-d'*$ yJ  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) jn<?,UABD  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 \P<aK$g  
XO+BZB`F  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 =;Gq:mHi
 
 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。 _~<sb,W  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 |oY{TQ<<d  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 ,md_eGF  
, >LJpv  
10. 优化@193nm结果 (` *BZ_  
*~#I5s\s!  
 优化结果： AV5={KK  
 光栅高度：124.2nm p='j/=  
 占空比：31.6% -DI >O/  
 Ex透过率：43.1% }`uyOgGg*  
 偏振度：50.0 6"&cQ>$xh  
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。 W$4$%r8  
J p
'^!  
 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。 yf&g
\ke  
 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。 #l=yD]tPU  
 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。 CX|W
$b)%  
dGUP|O  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 G+zhL6]F
 
EF0v!XW  
`3;EJDEdbi  
 初始参数： }Fe6L;^;  
 光栅高度：80nm F&d!fEHU  
 占空比：40% O_FB^BB  
 参数范围： $vs],C"pX  
 光栅高度：50nm—150nm CTIS}_CWd=  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 'S`l[L:.8  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% ;ku
>_sG-  
x~e._k=  
 优化结果： 1j?P$%p  
 光栅高度：101.8nm &Hoc`u  
 占空比：20.9% m#_B
F#  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） GwX)~.i  
 偏振对比度：50.0 yXNr[7  
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。 .?Eb{W)^br  
L!}!k N:?  
12. 结论 \c_g9Iqa  
7HPwlS  
 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) yGa0/o18!?  
 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 V:\:[KcL^  
(如Downhill-Simplex-algorithm) vjEDd`jYZ  
 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{<}>W'