[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） dGcG7*EX  
; eq^m,oz  
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。 7WW@%4(  
<D p
i M`  
1. 线栅偏振片的原理 q!9SANTx  
pNI=HHx  
2. 建模任务 Q5/".x^@  

Cjsy1gA  
.QzHHW4&0  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 'cT R<LVo  
 偏振元件的重要特性： FU~ Ip  
 偏振对比度 7\K=8G  
 透射率  &jf:7y  
 效率一致性 o6ec\v!l-  
 线格结构的应用(金属) X[}5hZcX  
zN {'@B  
3. 建模任务： 9dr\=e6) C  
a}+|2k_  
4. 建模任务：仿真参数 F%t`dz!L  
_CBG?  
偏振片#1: *)ZDN~z7o  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 R-"A*/A 2  
 高透过率(最大化) Lt.a@\J'_  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) kA{[k  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) \L(~50{(  
偏振片#2: iu2{%S)w  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内
B{lBUv(B  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 `\P#TBM  
 光栅周期：100nm dmW0SK   
 光栅材料：钨 :aR&t#<"E  
Tz]t.]!&E  
5. 偏振片特性 _K3?0<=4  
#)2'I`_E  
 偏振对比度：(要求至少50:1) KQj5o>} 6  
a1_7plg  
Zx7Y ,0  
lO9ML-8C1  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) VlXUrJ9&  
oEd+  
9sifc<za  
v{"$:Z ow  
6. 二维光栅结构的建模 vX;WxA<  

r1yz ?Y_P  
J1T_wA_  
 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。 L]3 V)`}  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 #HpF\{{v  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 O{uc
h  
H[UV]qO,  
j{U?kW{o  
j]#qq]c  
7. 偏振敏感光栅的分析 Cb5;l~}L  

fgK1+sW  
 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。 t23uQR#>b_  
 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) lO! Yl:;m%  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 F~2bCy[Z  
8. 利用参数优化器进行优化 I{U7BZy  

:a @_GIC  

GuPxN}n 5  
 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。 $8vZiB!"  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 eW,{E)x:  
 在该案例种，提出两个不同的目标： SKt&]H  
 #1:最佳的优化函数@193nm iqm]sC`  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 bfcQ(m5  
7v3'JG1r-  
9. 优化@193nm >M=_:52.+  
3DRJl,v  
 初始参数： ce@1#}*  
 光栅高度：80nm $5N%!  
 占空比：40% mQdF+b1o  
 参数范围： S-l<+O1fy  
 光栅高度：50nm—150nm .\XFhOsa  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) f]%:.N~1w  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 
9.u}<m  
*:S_v.Y3"  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 "159Q  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。  |Hx#Uk#  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 0M=A,`qk  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 j5\z7  
D$@5$./  
10. 优化@193nm结果 {\zTE1X9  
]Fi_v?42x  
 优化结果： 'D_a2xo0  
 光栅高度：124.2nm prtNfwJz1j  
 占空比：31.6% yp}J+/PX}  
 Ex透过率：43.1% 3v\69s  
 偏振度：50.0 a',6WugIP  
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。 _y:-_q
 
FQY{[QvF~  
 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。 >7g #e,d  
 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。 e}lF#$  
 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。 slUnB6@Q  
^m0nInH  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 3.?G,%S5.$  
bu0i#  
nA owFdCD  
 初始参数： qzon);#7w  
 光栅高度：80nm U]/iPG&_  
 占空比：40% E8X(AZ 2  
 参数范围： ^!&6z4DP  
 光栅高度：50nm—150nm N+lhztYQ?  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) Fnqj^5  
 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% X$r5KJU
 

`JQw]\f4>  
 优化结果： L6d^e53AP  
 光栅高度：101.8nm &t)$5\r  
 占空比：20.9% U:
r^4,Mz*  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） 3+[;  
 偏振对比度：50.0 /(oxK>*F  
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。 %f)%FN.S  
GJs{t1 E  
12. 结论 osM[Xv  
Jb/VITqN4  
 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) Z
.}Z2K  
 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 u.yYE,9  
(如Downhill-Simplex-algorithm) -HwqR Ys  
 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。 )7c/i+FsC