[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） r<kqs,-~  
euh rEjwkH  
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。 pe`&zI_`?  
fJG!TQJ[Y  
1. 线栅偏振片的原理 DVyxe
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z"@UNypc,  
2. 建模任务 pXxpEv  

@z.HyQ_v  
Ba|76OBRJ  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 ]M9r<x*  
 偏振元件的重要特性： nR$Q~`  
 偏振对比度 G?{uR6s>#  
 透射率 lLeN`{?  
 效率一致性
}&*,!ES*  
 线格结构的应用(金属) RT=(vq @  
.[:*bo3  
3. 建模任务： ;=ERm=  
8 =<&9TmE  
4. 建模任务：仿真参数 (V+iJ_1g{  
v4x1=E  
偏振片#1: SE!0f&  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 baM@HpMhM  
 高透过率(最大化) > 1&_-  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) UzmD2AsO"  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) < G:G/  
偏振片#2: !"x&tF  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 GSu&Z/Jo  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 Bso3Z ^X.  
 光栅周期：100nm .Cf`D tK  
 光栅材料：钨 !|S{e^WhbU  
FY;R0+N  
5. 偏振片特性 4m$Xjj`vE  
3DO ^vV  
 偏振对比度：(要求至少50:1) 9"~,ha7S$  
h/n&&J  
Vnq&lz%QqC  
|\~!oN  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) [P23.`G~J  
({AqL#x`u  
PG/xX H  
[6Gb@jG  
6. 二维光栅结构的建模 U#!f^@&AB  

,] ,dOIOwn  
#!X4\+)  
 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。 $>fMu   
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 6>Szxkz  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 \.<V~d?  
H#;-(`F  
AlRng&o~  
fgSe]q//  
7. 偏振敏感光栅的分析 AR-&c 3o  

}[OOkYF#r  
 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。 Bzw!,(u/ "  
 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) KDX34Fr1  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 ?R}a,k  
8. 利用参数优化器进行优化 +MfdZD  

!4f0VQI  

_*O^|QbM  
 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。 HsG
yNkr?r  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 ]dKLzW:l  
 在该案例种，提出两个不同的目标： &u'$q  
 #1:最佳的优化函数@193nm CcHf1 _CI  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 gOA  
5 5_#?vw  
9. 优化@193nm (0T6kD  
O:Fnxp5@  
 初始参数：  !Z'x h +  
 光栅高度：80nm
.;0?r9  
 占空比：40% Iu`xe  
 参数范围： iwl\&uNQU  
 光栅高度：50nm—150nm {\Eqo4A5}  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) }0P5~]S<5A  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 l
25E!E-'b  
Qf|=xV,F  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 7aJLC!  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 W~J>Srt  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 SWYIQ7*  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 j~eYq  
4_E{  
10. 优化@193nm结果 w7?&eF(w(  
R)3P"sGuN  
 优化结果： u2SnL$A7  
 光栅高度：124.2nm =W6AUN/%p  
 占空比：31.6% 8()L}
@y  
 Ex透过率：43.1% *.UM[Wo  
 偏振度：50.0 WdGjvs  
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。 ~L G).  
F8J;L]
(Dq  
 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。 DL5`A?/  
 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。 DA_[pR  
 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。 Q3M;'m  
^gwVh~j  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 4|ryt4B  
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Z8rh  
5h9`lS2  
 初始参数： G
B1[`U%  
 光栅高度：80nm 5JE8/CbH  
 占空比：40% {CM%QMM  
 参数范围： =gCv`SFW  
 光栅高度：50nm—150nm \>8"r,hG|  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) sglYT!O  
 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% 6OJ`R.DM`  
=y; tOdj
  
 优化结果： NJG-~w  
 光栅高度：101.8nm X&1R6O  
 占空比：20.9% }xx[=t=nUf  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） 9Z,vpTE
 
 偏振对比度：50.0 #:{Bd8PS  
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。 t>J 43  
5eI3a!E]O  
12. 结论 qm
-G=EX  
fLj#+h-!  
 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) N4$!V}pp  
 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 Iz/o|o]#  
(如Downhill-Simplex-algorithm) #{
)=%5=c  
 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。 _L mDF8Q(