[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） z x@$RS+]  
bU
Z_UW  
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。 a^t?vv  
9XLFHV("  
1. 线栅偏振片的原理 "0CjP+1k  
O/Rhf[7v*  
2. 建模任务 t{dSX?<nt  

DWU`\9xA*  
/6KIl  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 @?kM'*mrZM  
 偏振元件的重要特性： sbj";h=E  
 偏振对比度 LOvHkk@+  
 透射率 Ep
Yy3^5d  
 效率一致性 HfB@vw^  
 线格结构的应用(金属) /KCPpERk{  
J~#$J&iKh  
3. 建模任务： a.@qGsIH  
*|% ^0#$c  
4. 建模任务：仿真参数 VsK>6S\T  
47r&8C+&\  
偏振片#1: WG7k(Sp]  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 XL$* _c <)  
 高透过率(最大化) zR;X*q"T$4  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺)  d
$W  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) l@JSK;  
偏振片#2: &fOdlQ?  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 4)6xU4eBaL  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 0d^Z uTN  
 光栅周期：100nm &a,OfSz  
 光栅材料：钨 (`BSVxJH  
%JZZ%xc  
5. 偏振片特性 /) 4GSC}Gg  
|X19fgk  
 偏振对比度：(要求至少50:1) *sw7niw  
S4^N^lQ]  
C?4JXW  
X2|Y  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) nH|,T%  
uC3:7  
L!Cz'm"Nl  
\2 y5_;O  
6. 二维光栅结构的建模 ao" %WX  

20RXK1So  
zSEs?  
 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。 8eBOr9l+j  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 R6-n IY,  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 xNK1h-t  
=&wmWy  
{c?JuV4q?  
Ny- [9S-<  
7. 偏振敏感光栅的分析  +=q)  

 p?D2)(  
 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。 l_'[27
 
 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) 
^ KK_qC  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 &,\=3'  
8. 利用参数优化器进行优化 H5CR'Rp  

dy__e^qi  

fWc|gq  
 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。 $rF=_D6  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 2&'|Eqk  
 在该案例种，提出两个不同的目标： 2T@GA1G  
 #1:最佳的优化函数@193nm ._w8J"E5  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 u]-_<YZ'B  
7;@ST`cC  
9. 优化@193nm g"s$}5{8:  
TGXa,A{  
 初始参数： aprm0:Q^  
 光栅高度：80nm U[L9*=P;  
 占空比：40% oI:o"T77sA  
 参数范围： gWABY%!}  
 光栅高度：50nm—150nm `\`>0hlu  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 8$s9(n-_Y  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 *-W#G}O0  
j*"3t^|-  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 A[IL H_w  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 
/-bF$)vN  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 4(}J.-B  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 C51bc6V  
^-mR
P\5  
10. 优化@193nm结果 ah @uUHB  
4n#ov=)-~  
 优化结果： uw\2qU3g
k  
 光栅高度：124.2nm dY?`f<*  
 占空比：31.6% %75xr9yOP  
 Ex透过率：43.1% E$9Y
s  
 偏振度：50.0 alh >"9~!  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 aQ^umrj@?9  
CQel3Jtt.  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 Fhv/[j^X  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 J PyOG_h  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 ,B4VT 96*  
}$MN|s  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 +3s%E{  
M8H5K  
}
N_
NvY  
 初始参数： DeR='7n  
 光栅高度：80nm }:0uo5B7  
 占空比：40% *Av"JAX  
 参数范围： [."[pY  
 光栅高度：50nm—150nm 8WE{5#oi  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) zR!o{8  
 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% +&zYZA8v  
LjL[V'JL  
 优化结果： WI]o cF  
 光栅高度：101.8nm #r PP*  
 占空比：20.9% m<L;  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） Z/rP"|EuQ  
 偏振对比度：50.0 NmMIQ
@K  
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。 3=-4%%[M@  
aP'"G^F  
12. 结论 .2J L$"  
eEhr140  
 应用的偏振分析器可以评价偏振光栅与波长和角度的关系。(同样适用于极紫外光谱范围) vI$t+m:  
 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 E\gim<]  
(如Downhill-Simplex-algorithm) hhoEb(B
A  
 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。 *6xgctk