[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） Anr''J&9`H  
2#1"(m{  
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。 /'k4NXnW3  
ebK/cPa8  
1. 线栅偏振片的原理 g X75zso  
z SDRZ!  
2. 建模任务 5Iinen3>  

Y"6 '  
_<s[HGA`z  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 y (@j;Q3(r  
 偏振元件的重要特性： ^YG'p?r.s  
 偏振对比度 `Sgj!/!F  
 透射率 @{N2I$%6  
 效率一致性 nX~Qt%  
 线格结构的应用(金属) N3dS%F,_  
w=Ai?u  
3. 建模任务： Sk7l&B  

uq?((  
4. 建模任务：仿真参数 fy9mS  
7[z^0?Pygf  
偏振片#1: x-27rGN  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 7QV@lR<C2R  
 高透过率(最大化) )45~YDS;t  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) 2E5n07,
 
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) %87D(h!.I4  
偏振片#2: mV!Ia-k  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 F{*{f =E!B  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 h,-2+}  
 光栅周期：100nm :&SvjJR  
 光栅材料：钨 ^97u0K3$  
Ao?y2 [sE  
5. 偏振片特性 QAGR\~  
/B"FGa04p(  
 偏振对比度：(要求至少50:1) @}9*rWJIE  
3oD?e  
cft/;Au{  
D+4oV6}~  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) P+ejyl,  
.-ihxEbzr  
T{WJf-pI  
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dp  
6. 二维光栅结构的建模 CgT5sk}
 

`-_kOxe3  
PmjN!/  
 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。 h]
6m+oPW  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 z`]sWi F0  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 lZ,w#sqbY  
<Wrn/%tL  
=Jyi9VN=&  
g\.O5H9Od  
7. 偏振敏感光栅的分析 ]?p 9)d=%<  

,zF^^,lO7  
 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。 |)KOy~"  
 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) ,"en7  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 gn-@OmIs  
8. 利用参数优化器进行优化 3M^s EaUI  

*ggai?  

x)+ q$FB  
 利用VirtualLab参数优化器可根据给定的评价函数轻松地对结构参数进行优化。 ol3].0Vc]  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 E;1QD/E$  
 在该案例种，提出两个不同的目标： >DM^/EAG{  
 #1:最佳的优化函数@193nm DhVO}g)2#  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 D( \c?X"  
e^=b#!}-5:  
9. 优化@193nm 6uS;H]nd<  
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Q^  
 初始参数： ,gO(zI-1  
 光栅高度：80nm TI5<' U)  
 占空比：40% F[q)ME+`)  
 参数范围： V$Zl]f$S  
 光栅高度：50nm—150nm qtR/K=^i  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) MSqW {  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 E!EENg  
pQ,|l$^m  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 V}aZ}m{J  
 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。 %/n#{;c#  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 XpH d"(*  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 OC6v%@xa  
50`=[l`V  
10. 优化@193nm结果 /1BqC3]tL  
\x=j  
 优化结果： MA,7|s  
 光栅高度：124.2nm ^ *1hz<  
 占空比：31.6% GT 5J`  
 Ex透过率：43.1% dKpUw9C#/  
 偏振度：50.0 IkP; i_|  
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。 +/>XOY|Ie  
2{|mL`$04<  
 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。 T9NTL
\;  
 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。 _{2/QP}  
 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。 &gdhq~4#  
4+B&/}FDLo  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 4^GIQEjx  
#z#`EBXV$6  
7pO/!Lm  
 初始参数： X1XmaO%A  
 光栅高度：80nm g1{2E<b5  
 占空比：40% E#n=aY~u-  
 参数范围： N{&Hq4^c  
 光栅高度：50nm—150nm fq?MnWc  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) &BxZ}JH=k  
 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% ?_`X8Ok  
-uei nd]  
 优化结果： #_kV o3  
 光栅高度：101.8nm Yn5a4  
 占空比：20.9% -Oplk*  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） 7r{159&=  
 偏振对比度：50.0 8 3Tv-X  
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。 M@=VIrX,m  
GK&R,q5}  
12. 结论 ==npFjB  
H;N6X y*~  
 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) |"+UCAU  
 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 x31Jl{x8\?  
(如Downhill-Simplex-algorithm) ,zOv-pH  
 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。 }qg.Go