[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） ,<`|-oa  
V< 2IIH5^  
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。 QJ[(Y@ O6a  

f_^ix  
1. 线栅偏振片的原理 kyp U&F  
)6PJ*;p-  
2. 建模任务 v=dKcruR:  

mrhsKmH  
Q=)"om  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 *>?):-9"6N  
 偏振元件的重要特性： <\qY" .`  
 偏振对比度 Y*]l|)a6_]  
 透射率 cq+nWHqF{J  
 效率一致性 NN31?wt  
 线格结构的应用(金属) azz#@f1  
GGFar\ EzW  
3. 建模任务： C5.\;;7^&  
IMl9\U  
4. 建模任务：仿真参数 'vqj5YTj  
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偏振片#1: f\U?:83  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 )Tyky%P+iI  
 高透过率(最大化) G2U5[\  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) z7NGpA(  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) _OyP>|L
'  
偏振片#2: bxPY'&  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 3n}sCEt=  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 hY4)
W  
 光栅周期：100nm I;bg?RsF  
 光栅材料：钨 ~;!i)[-  
;]l{D}  
5. 偏振片特性 )]0[`iLe  
 tH<9  
 偏振对比度：(要求至少50:1) f4 Sw,A  
Bd N{[2  
/ h2*$  
-KJ}.q>upq  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) P?WT)C2)u  
!."%M^J  
'&_y*"/c  
\'}/&PCkr  
6. 二维光栅结构的建模 A{{q'zb!  

mcP{-oJ0W  
?,+C!R?  
 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。 &VZmP5Gv  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 V29S*  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 2>_brz|7:|  
s%S_K  
Z!s>AgH9
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7. 偏振敏感光栅的分析 >%jEo'0;_  

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 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。 h[[/p {z  
 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) `o^;fcn
G  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 R4Gg|Bh  
8. 利用参数优化器进行优化 vo}_%5v8  

f)ucC$1=  

l9ch  
 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。 O>o}<t7  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 b;~EJ  
 在该案例种，提出两个不同的目标： {C,1w  
 #1:最佳的优化函数@193nm E&T'U2  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 .SKNIct M  
]y)R
C-N  
9. 优化@193nm YiQeI|{oN  
kp<}  
 初始参数： 3ZJagJ\O  
 光栅高度：80nm 2gC&R1H  
 占空比：40% ]B-$p p  
 参数范围： 8n."
5,P  
 光栅高度：50nm—150nm Y/eN)  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) DbNi;m  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 J:TI>*tn  
w7*b}D@65\  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 *nUpO]  
 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。 Fh!!T%5>C  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 i1_>>49*  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 <>
5:
u  
T0]%(F/8  
10. 优化@193nm结果 j O5:{%  
~jRk10T(B  
 优化结果： 0F0(]7g^  
 光栅高度：124.2nm ~"<VUJ=Ly:  
 占空比：31.6% Ppo^qb  
 Ex透过率：43.1% pg& ]F  
 偏振度：50.0 (82\&dfy  
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。 5 1CU@1Ie  
$et :  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 dc@wf;o  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 C$re$9U  
 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。 glKs8^W  
O^="T^J  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 y\f8Ird  
w2C!>fJ]1  
z1@sEfk>  
 初始参数： PuoJw~^h  
 光栅高度：80nm ZX5A%`<M  
 占空比：40% }AH|~3|D  
 参数范围： 3TvhOC>yG  
 光栅高度：50nm—150nm YT%SCaU  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) t=pkYq5t8  
 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% rgvc5p  
q$2taG}  
 优化结果： r1[T:B'  
 光栅高度：101.8nm /wRK[i  
 占空比：20.9% ALt";8Oa  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） WZ V*J&  
 偏振对比度：50.0 #uw*8&%0  
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。 zvs 2j"lb  
)yH#*~X_  
12. 结论 Y(!)G!CMc  
E_I6  
 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) \iLd6Qo_aq  
 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 }lvP|6Y: y  
(如Downhill-Simplex-algorithm) E|A_|FS&%  
 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。 &I'F-F;