[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） Z'<I Is:J  
E*W|>2nx]  
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。 Rf4}4ixkj  
gm1 7VrC  
1. 线栅偏振片的原理 -Uo"!o>x|  
Vz\?a8qQ<  
2. 建模任务 B*-A erdH  

|bM?Q$>~  
z]V%&f  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 M&h`uO/[  
 偏振元件的重要特性： 9^zA(  
 偏振对比度 O={ ?c1i:  
 透射率 M~O$,dof  
 效率一致性 @&F\M}  
 线格结构的应用(金属) },& =r= B  
x9qoS)@CM  
3. 建模任务： bkSI1m3  
FG{45/0We  
4. 建模任务：仿真参数 U8]BhJr$Q  
BK[ YX)  
偏振片#1: LEg
x"H=c  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 9bb5?b/  
 高透过率(最大化) VUbg{Rb)  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) [CAV"u)0  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) ^;DbIo\6H  
偏振片#2: _c@k>"_{S  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 IPxK$nI^  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 M!Wjfq ^~  
 光栅周期：100nm .CAcG"42  
 光栅材料：钨 ^1jZwP;5eW  
D/<;9hw  
5. 偏振片特性 M?3#XQDvD  
&"/IV$H  
 偏振对比度：(要求至少50:1) AfqthI$*m  
ns}"[44C}l  
,nnVHBN  
h
L(zVkYI  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%)  1cvH  
Xt%>
XP  
slRD /  
lE 09Y  
6. 二维光栅结构的建模 C0#"U f  

j{:>"6  
5.o{A#/NTl  
 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。 "i1r9TLc  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 0<4Swj3s7  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 .`5BgX7W  
o?]g  
2[e^mm&.   
k,M%"FLQ  
7. 偏振敏感光栅的分析 lRr={ >s  

G&f~A;'7k  
 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。 |`c=`xK7'  
 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) c_
+y~X)i  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 f83Tl~  
8. 利用参数优化器进行优化 B 4my  

u''~nSR3&  

HLp9_Y{X.  
 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。 Im0#_ \  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 ^cz;
UQX~}  
 在该案例种，提出两个不同的目标： O9Fg_qfuT_  
 #1:最佳的优化函数@193nm Ua](o H  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 }3xZ`v
X[T  
"<LVA2v;  
9. 优化@193nm pQ/ bIuq  
C?47v4n-'  
 初始参数： { kF"<W  
 光栅高度：80nm A\S1{JrR  
 占空比：40% Ad'b{C%  
 参数范围： n>["h2  
 光栅高度：50nm—150nm 1-6[KBQ8  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) :4'Fq;%C  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 )?qH#>mD6  
*M^t@hl  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 9Yj
O   
 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。 Xj+oV  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 YnLwBJ2i  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 f:6%DT~a&C  
I'$}n$UvZ  
10. 优化@193nm结果 H.R7
,'9  
A;g{H|  
 优化结果： H;(|&Asq>  
 光栅高度：124.2nm #ekz>/Im*  
 占空比：31.6% D3i`ehh  
 Ex透过率：43.1% !?%'Fy6t  
 偏振度：50.0 ;s(ua
C3  
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。 $k=5nJ  
K,o@~fj  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 TA~YCj$  
 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。 Tl2e?El;4  
 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。 .o!z:[IPY  
Q*h%'oc`  
11. 300nm到400nm波长范围的优化
JMa[Ulz  
{?zbrgQ<Z  
v!b 8_0~u6  
 初始参数：
tm[e?+Iq  
 光栅高度：80nm RXDPT  
 占空比：40% 
(b}}'  
 参数范围： $*Z Zh  
 光栅高度：50nm—150nm PiTe/  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) OYC\+ =  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% qp6*v&  
Bt\z0*t=s  
 优化结果： FYtf<C+  
 光栅高度：101.8nm y?1<7>L5~  
 占空比：20.9% y_Tc$g~  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） 7KzMa%=  
 偏振对比度：50.0 \h&ui]V  
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。 +#|):aF  
:y!%GJW  
12. 结论 AvNU\$B4aG  
,& ^vc_}  
 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) kQY+D1  
 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  KOQ9K
 
(如Downhill-Simplex-algorithm) 0/F/U=Z!  
 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。 Q4&|^RLLG