[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） P"%f8C~r  
t W}"PKv  
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。 <S3s==Cg  
BlfadM;  
1. 线栅偏振片的原理 'Y0h w  
.t7ME{  
2. 建模任务 B *%ey?  

6/6{69tnr  
o3JSh=  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 x;{Hd;<YF  
 偏振元件的重要特性： ;zT3Fv\  
 偏振对比度 L%jIU<?Z7  
 透射率 h43py8v  
 效率一致性 |y pXO3  
 线格结构的应用(金属) "x3x$JQZy  
jN-!1O._G  
3. 建模任务： -2'1KAk-W  
0<93i   
4. 建模任务：仿真参数 {krBAz&  
+o?;7  
偏振片#1: X0Wx\xDg[  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 Zc'^iDAY  
 高透过率(最大化) /@B2-.w  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) (hEg
&@  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) \/64Xv3L0  
偏振片#2: f,x;t-o+R  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 Y#QXvo%  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 e07u@_'^  
 光栅周期：100nm 05:?5M4};  
 光栅材料：钨 ;Yt+{pI  
fN/;BT  
5. 偏振片特性  aWPf3Q  
] n\]ao  
 偏振对比度：(要求至少50:1) }Ogb|8  
w{ ;Sp?Os  
W-*HAS  
6_:I~TTX  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) 5'(T*"  
`~z[Hj=2  
f `D(V-4  
ZZL@UO>:  
6. 二维光栅结构的建模 Zrp-Hv27,,  

uW [yNwM  
zU0SlRFu  
 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。 C`R<55x6  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 N\];{pe>  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 !9.FI{W  

':3[?d1Es  
0' oXA'L-J  
OE}FZCXF  
7. 偏振敏感光栅的分析 >bd@2au9!  

9)t[YE:U3!  
 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。 @v#,SF{  
 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) 684|Uuf7  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 8Ihl}aguW  
8. 利用参数优化器进行优化 684d&\(s  

Bgn%d4W;G  

;6~5FTmV  
 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。 ,i1BoG  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 ?O3d Sxi  
 在该案例种，提出两个不同的目标： Q6wa-Y,  
 #1:最佳的优化函数@193nm @%G?Nht]o  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 `a!9_%|8  
8*x=Fm,Ok  
9. 优化@193nm jFJ}sX9]  
R}cNhZC  
 初始参数： :w!hkUx#  
 光栅高度：80nm ]Vmo>  
 占空比：40% ];lZ:gT  
 参数范围： M9afg$;.xe  
 光栅高度：50nm—150nm a+cDH  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) EZN!3y|m  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 %1$#fxR  
J8i,[,KcE  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 Ix}6%2\  
 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。 1]eRragm"  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 N'WC!K.e
 
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 vg5_@7  
RgA"`p7{  
10. 优化@193nm结果 tv.<pP9-C  
G<Eb~].1'  
 优化结果： 3fp&iz  
 光栅高度：124.2nm oda
,  
 占空比：31.6% aZCq{7Xs  
 Ex透过率：43.1% '5
~cd  
 偏振度：50.0 (wM` LE(Ks  
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。 KyfH8Na?  
`:;q4zij;  
 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。 FOk;=+  
 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。 /KX+'@  
 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。 !{(Bc8 hT  
Z#L4n#TT  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 )0iN2L]U;  
Zi.
' V  
g+4y^x(X@1  
 初始参数： 9i}$245lB  
 光栅高度：80nm Pv/v=s>X  
 占空比：40% jT=|!,Pn  
 参数范围： N{S) b  
 光栅高度：50nm—150nm GPK\nz
}  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) r+8D|stS  
 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% nAEyL+6U  
cO*g4VL"[  
 优化结果： n)98NSVDbT  
 光栅高度：101.8nm - ~|Gwr"  
 占空比：20.9% Leb|YX
 
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） ESIP+  
 偏振对比度：50.0 *H/3xPh,*  
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。 twq~.:<o  
NFZ(*v1U  
12. 结论 B(++*#T!^m  
ZQ_6I}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) T5."3i  
 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 L|T?,^  
(如Downhill-Simplex-algorithm) R-S<7Q3E0=  
 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。 hc[ K VLpS