[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） ';T5[l,  
~FrkLP  
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。 {{)[Ap)  
nm|m1Z+U  
1. 线栅偏振片的原理 `m0Uj9)#  
5Yibv6:3a  
2. 建模任务 WuQ<AS=
 

~ z&A  
ua>~$`@gX  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 N~<}\0  
 偏振元件的重要特性： i}{Q\#=#  
 偏振对比度 VKJ~ZIO@A  
 透射率 6)2M/(  
 效率一致性 6rCP]YnF  
 线格结构的应用(金属) *SG2k .$  
!U~#H_  
3. 建模任务： L<>NL$CrN  
zc~xWy+  
4. 建模任务：仿真参数 ]f @LhC1x  
cb&In<q  
偏振片#1: <hC3#dNRd  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 ITY!=>S-  
 高透过率(最大化) v?"ee&Y6  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) [?6D1b[  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) _N#3lU?  
偏振片#2: MxA'T(Ay  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 6
e-h;ylS  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 GYmBxX87  
 光栅周期：100nm 9nAK6$/  
 光栅材料：钨 SJ_cwYwI$  
h_"/@6  
5. 偏振片特性 &UH z  
DH*|>m&  
 偏振对比度：(要求至少50:1) . pE
eR  
.wn_e=lT  
>w;W&[  
T.N7`  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) 2jBE+k"M  
XFAt\g  
h#;K9#x6  
#;\;F PuZ  
6. 二维光栅结构的建模 KKJ[  

<a}|G1 h  
3t6'5{  
 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。 qinQ5t
  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 'ZgW~G]S  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 Rk0rHC6[  
\-id[zKb  
<?}g[]i  
9f[[%80  
7. 偏振敏感光栅的分析 )F2tV ]k\  

=9MH
  
 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。 ^K[tO54  
 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) >{=RQgGy  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 rmoEc]kt]  
8. 利用参数优化器进行优化 )yAPYC
 

<4bo7XH  

jM<Ihmh|  
 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。 n\DT0E]  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 oob0^}^  
 在该案例种，提出两个不同的目标： ~H~4 fp b  
 #1:最佳的优化函数@193nm IKpx~  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 a{.n(M  
&<b7T$c  
9. 优化@193nm $^ 3 f}IzA  
`t2! M\)  
 初始参数： dK$dQR#  
 光栅高度：80nm Ik)Q0_<a  
 占空比：40% py4_hj\v  
 参数范围： tTamFL6  
 光栅高度：50nm—150nm _/\H3  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) h2<$L  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 :AGQkJb  
:M`BVZ1t  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 }H.vH  
 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。 ,FO|'l  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 bm?TMhC  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 AV! cCQ  
gC 4#!P  
10. 优化@193nm结果 dj]N59<  
g/gLG:C  
 优化结果： 5E=Odep`  
 光栅高度：124.2nm {`55nwd  
 占空比：31.6% u9(AT>HxT  
 Ex透过率：43.1% WRM}gWv*  
 偏振度：50.0 N*W.V,6yH  
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。 D._r@~o  
LOzKpvGl  
 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。 H_]kR&F8  
 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。 x$I>e  
 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。 $!w%=  
B\yid@e  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 #n r1- sf|  
6 [E"  
3\ed4D  
 初始参数： Vo[4\h#$  
 光栅高度：80nm HS9U.G>  
 占空比：40% qMOD TM~+  
 参数范围： J$[Vm%56  
 光栅高度：50nm—150nm LLiX%XOh  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) p10->BBg  
 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% dZZ/(oE>  
*1Q?~  
 优化结果： va<pHSX&I@  
 光栅高度：101.8nm db|$7]!w  
 占空比：20.9% .+sIjd  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） $-73}[UA 4  
 偏振对比度：50.0 g;T`~  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求，尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 9"TPDU7"  
}$jIvb,3?  
12. 结论 (B5G?cB9  
;C'*U
i  
 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) AsOI`@FV  
 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 ,*US) &x  
(如Downhill-Simplex-algorithm) C4,W[L]4"  
 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。 #q%/~-Uk