[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） -G@uB_Cs  
.ahY 1CO
 
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。 V=p"1!(  
#pgD-0_  
1. 线栅偏振片的原理 'jMs&  
GD)paTwO<  
2. 建模任务 DTuco9yr[  

I4+1P1z  
gK;dfrU.8Y  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 r7>FH!=:  
 偏振元件的重要特性： |bSAn*6b  
 偏振对比度 fa,:d8  
 透射率 pbDr:kBL  
 效率一致性 w'A*EWO  
 线格结构的应用(金属) |f$ws R`&  
=,q/FY:  
3. 建模任务： }~=<7|N.  
llR5qq=t  
4. 建模任务：仿真参数 EPLHw  
p/Q< VV  
偏振片#1: T^vo9~N
*  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 BTj1C  
 高透过率(最大化) 6Iv};f"Y  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) VyNF)$'T  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) #o[n.  
偏振片#2: )quQI)Ym  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 2]Cn<zJ  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 FN/l/OSb  
 光栅周期：100nm N#jUqm  
 光栅材料：钨 "Dk@-Ac  
qi7*Jjk>90  
5. 偏振片特性 +PLJ  
[.
Md_  
 偏振对比度：(要求至少50:1) lul  
ib 'l:GM  
z1,#ma}.  
t4d/%b~{:U  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) 9[*P`
*&  
]j,o!|rx7  
;
nbEV2Y<  
GHLnwym  
6. 二维光栅结构的建模 B/K=\qmm  

|0uqW1  
4IB`7QJq  
 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。 muF&t'k  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 fj(WHL  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 c[X6!_  
k5tyOk  
rfQs 7S;G  
--TH6j"  
7. 偏振敏感光栅的分析 Zn.S65J*u  

AVU'rsXA  
 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。 +/n]9l]#h  
 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) !@Vj&>mH$  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 W^ask[4
6R  
8. 利用参数优化器进行优化 X"g,QqDD  

R6>*n!*D@  

[a$1{[|)  
 利用VirtualLab参数优化器可根据给定的评价函数轻松地对结构参数进行优化。 L
{&1w  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 WTt /y\'6  
 在该案例种，提出两个不同的目标： rk,64(   
 #1:最佳的优化函数@193nm 2++$ Ql/  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 >2}*L"YC  
gGA5xkA  
9. 优化@193nm ;YQ6X>
 
jL4"FTcE]3  
 初始参数： d@cyQFX  
 光栅高度：80nm jamai
8  
 占空比：40% #&S<{75A  
 参数范围： ?H!&4o  
 光栅高度：50nm—150nm M_7
5bU  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) "4smW>f:%  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 93w$ck},?G  
>B;S;_5=  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 SFsT^f<  
 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。 B1i'Mzm-4  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 hdM?Uoo(4a  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 biffBC:q  
P:XX8&#  
10. 优化@193nm结果 O,J,Q|`H&  
;yZY2)L  
 优化结果： l~kxK.Ru  
 光栅高度：124.2nm m]=G73jzO  
 占空比：31.6% &w%%^ +n |  
 Ex透过率：43.1% 5KYR"-jY  
 偏振度：50.0 rHjR 4q  
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。 !a5e
{QG0  
X)
[QEq^  
 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。 W`wT0kP?*]  
 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。 &.0wPyw  
 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。 Hpp;dG  
Pc~)4>X<  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 F20%r 0  
@ eP[*Q  
{`L,F
 
 初始参数： jJ_6_8#  
 光栅高度：80nm :J5CmU$  
 占空比：40% $~A\l@xAG  
 参数范围： ,?GAFgK:  
 光栅高度：50nm—150nm .M\0+,%/  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) a9nXh6  
 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% (
G"/C7q  
hJ V*  
 优化结果： %o0.8qVJi  
 光栅高度：101.8nm B"RZpx  
 占空比：20.9% KR4RIJZ_t  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） 9>5]y}.{  
 偏振对比度：50.0 -32.g\]  
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。 =1F F2#zS  
SY2((!n._  
12. 结论 WOGMtT%  
&\r_g!Mh  
 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)  YwB\kN  
 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 FkoN+\d  
(如Downhill-Simplex-algorithm) _P]k6z+  
 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。 eJ$ {`&J