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    [技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2021-11-26
    案例315（3.1） `pZs T ^G[  
    Rr(* aC2P  
    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。 < |O^>s;  
     r9 y.i(j  
    1. 线栅偏振片的原理 cR-~)UyrO  
    u.pxz8  
    带金属脊的线栅偏振片（如铝，铬等）。 ,''cNV  
    2. 建模任务 38V3o`f  
    E{xVc;t  
    V5"CSMe  
     全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 ~d{.ng 4K  
     偏振元件的重要特性： I[MgIr^  
     偏振对比度 F-(dRSDNM  
     透射率 9n]|PEoAB  
     效率一致性 M/D)".;  
     线格结构的应用(金属)     `D( xv  
    39U5jj7i  
    3. 建模任务： fa* Cpt:  
    x-z方向(截面)                         x-y方向(俯视图)
    T@wcHg  
    4. 建模任务：仿真参数 Y/TlE?  
     OkAK  
    偏振片#1: O u>u %  
     偏振对比度不小于50@193nm波长 AEmNHO@%q  
     高透过率(最大化) }y%`)lz~;  
    光栅周期：100nm(根据加工工艺) b/$km?R  
     光栅材料：钨(适用于紫外波段) a~h:qpg c  
    偏振片#2: "Y`3DxXz  
     偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 rn@`yTw^  
     在波长范围内具有5%一致性的高透过率 r,SnXjp@  
     光栅周期：100nm %sh>;^58P  
     光栅材料：钨 \u-0v.+|  
     MOn,Db$  
    5. 偏振片特性 [@ <sFP;g  
     DVZdClAL  
     偏振对比度：(要求至少50:1) r r`;W}3  
    QZAB=rR  
    QR?yG+VU  
     ;?fS(Vz~  
     一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) uy_wp^  
    aeyNdMk -  
     9L0GLmLk1u  
    %\O#&=$E  
    6. 二维光栅结构的建模 A*h{Lsx;  
    +1JH  
    g3n'aD@'x  
     该案例使用一般二维光栅工具，该工具嵌入在VirtualLab光栅工具箱。 S 6,4PP  
     通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 r'LVa6e"N  
     通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 rj ]F87"  
    8eIUsI.o  
     ql{(Lf$  
    iO /XhSD  
    7. 偏振敏感光栅的分析 gbOpj3  
    gyHHoZc3  
     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。 'z@0  
     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) d9*hBm  
     此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。     IH48|sa  
    8. 利用参数优化器进行优化 in <(g@Zg  
    Ok5<TZ6t4k  
    .9*wY0:  
     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。 :,;K>l^U  
     如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 5V[oE\B  
     在该案例种，提出两个不同的目标： ( GnuWc\p  
     #1:最佳的优化函数@193nm _CBWb  
     #2:在300nm至400nm间一致性优化函数     $w)~O<_U  
    5 S Xn?  
    9. 优化@193nm x_=n-lAF  
    O-]mebTvw  
    C fEmT8sa  
     初始参数： Q'l^9Bz  
     光栅高度：80nm :Eh\NOc_O  
     占空比：40% 5IOFSy`  
     参数范围： 0C<[9Dl.G8  
     光栅高度：50nm—150nm  mvW%  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) `0H g y=  
     评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 |Z\R*b"  
     >4Y3]6N0.F  
    *b *G2f^  
     根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 .M,RFC  
     通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 -50 HB`t  
     “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 %98' @$:0  
     在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 &*G<a3 Q  
    ~ * :F{  
    10. 优化@193nm结果 ^2d!*W|  
    lPH%Do>K  
    G)#$]diNuX  
     优化结果： ?7:KphFX)  
     光栅高度：124.2nm rrg96WD  
     占空比：31.6% U<"WK"SM  
     Ex透过率：43.1% v}@xlB=  
     偏振度：50.0 ~vLW.:  
    优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 rn DCqv!'P  
    W)'*m-I  
     得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 V^y^ ;0I}[  
     由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 Z UKf`m[  
     因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 U<XSj#&8|  
    _(J&aY\  
    11. 300nm到400nm波长范围的优化 s &Dg8$  
     9[!,c`pw  
    _AV1WS;^^8  
     初始参数： O/:UJ( e{  
     光栅高度：80nm tH=P6vY  
     占空比：40% ^@P1 JNe  
     参数范围： XxHx:mi  
     光栅高度：50nm—150nm ob+euCuJ  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) %0#1t 5g  
     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% F4=}}k U  
    U$oduY#  
    jq'!UN{  
     优化结果： l4T7'U>`  
     光栅高度：101.8nm Li*eGlId  
     占空比：20.9% ld$i+6|   
     Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） r&-m=Kk$  
     偏振对比度：50.0 '|;X0fD  
    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。 '` 'GK&)  
     7+./zN  
    12. 结论 /iG*)6*^k  
     Lb LiB*D#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) AM=z`0so  
     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 oJ#,XMKga  
    (如Downhill-Simplex-algorithm) |t$Ma'P  
     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。 +_-bJo2a  
     
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