[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） h-]c   
!mZWd'  
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。 G+t=+T2m  
 (F&o!W  
1. 线栅偏振片的原理 2Z-QVwa*U  
X4
JSI%E  
2. 建模任务 c5Hyja=  

X.V4YmZ-;  
Js&.p9S2  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 `PT'Lakf;3  
 偏振元件的重要特性： ; Kh!OBZFo  
 偏振对比度 WFTwFm6  
 透射率 8 q>  
 效率一致性  L
+CPT  
 线格结构的应用(金属) 9w6 uoM  
Wjli(sT#-  
3. 建模任务： VV/aec8  
=z4J[8bb  
4. 建模任务：仿真参数 x@@bC=iY$  
3pe1"maP  
偏振片#1: 7b7WQ7u  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 'A9Z ((  
 高透过率(最大化) 30O7u3Zrb  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) VNs3.  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) RWFvf   
偏振片#2: "-Pz2QJY  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 /i{V21(%  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 [@2$W?0i  
 光栅周期：100nm ;u=%Vn"2a  
 光栅材料：钨 BZ(DP_}&D  
f
VJWW):  
5. 偏振片特性 rl x6a@MiD  
Fd<eh(g9P  
 偏振对比度：(要求至少50:1) <`
u_O!h  
ByacSN  
kJ?AAPC  
RIDl4c [  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) SX&Q5:  
ornU8H`  
TkVqv v  
%LuA:{EVD  
6. 二维光栅结构的建模 . I."q  

HM#|&_gV  
B=%x#em  
 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。 j.[W] EfL~  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 ^b4i9n,t1  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 Tv9\`F[  
>uDC!0)R  
-`NzBuV$2,  
PsZ>L  
7. 偏振敏感光栅的分析 av_ +M;G  

zRgAmX/g  
 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。 /(?s\}O  
 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) ";/ogFi  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 nFWiS~(#sW  
8. 利用参数优化器进行优化 >s )L(DHa"  

)Cat$)I#,  

xZY7X&C4  
 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。 aj/+#G2  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 SE(c_ sX  
 在该案例种，提出两个不同的目标： SM1L^M3)  
 #1:最佳的优化函数@193nm 4aW[`  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 :, 3S5!(y  
@(0O9L F  
9. 优化@193nm ~=I:go  
0{I-x^FI  
 初始参数： c?KIHZ0  
 光栅高度：80nm itg"dGDk  
 占空比：40% `5"3Cj"M  
 参数范围： GB;_!69I  
 光栅高度：50nm—150nm x&"P^gh)  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) wEN[o18{  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 CNhLp#  
3w"_Onwk  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 NNwGRoDco  
 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。 F)Z9Qlo  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 6!N2B[9  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 :DeJnE  
y7R=zkd C9  
10. 优化@193nm结果 H/Rzs$pnv  
8'NT_NPNb  
 优化结果： e{3%-  
 光栅高度：124.2nm \(&&ed:  
 占空比：31.6% }8s&~fH  
 Ex透过率：43.1% YLS*uXB&.  
 偏振度：50.0 M?o_J4  
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。 4#:C t* f  
rQJ\Y3.  
 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。 S]Di1E^r;_  
 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。 z@ `u$D$n  
 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。 9}L2$^#,NA  
~|N,{GaL  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 g++-v HD  
C\OZs%]At  
{+[Ex2b$  
 初始参数： yk(r R  
 光栅高度：80nm Z9*@w`x^u  
 占空比：40% )vpYVr-  
 参数范围： l|iOdKr h  
 光栅高度：50nm—150nm 7\ZSXQy1W  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) a*:GCGe  
 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% bUds E1f  
,el[A`b  
 优化结果： $o9@ ?2  
 光栅高度：101.8nm t;-F]  
 占空比：20.9% d0&  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） YW&`PJ9o  
 偏振对比度：50.0 zL3zvOhu}  
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。 2@
@evQ  
.p?SPR  
12. 结论 YpRhl(|  
P=L@!F+s  
 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) |sl^4'Ghc  
 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 tkkh<5{C   
(如Downhill-Simplex-algorithm) cMoJHC,!  
 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。 K V