[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） 11*"d#  
LrM}?9'  
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。 w2)/mSnu  
ZA.fa0n
  
1. 线栅偏振片的原理 }Z6nN)[|0Y  
-]&<Sr-  
2. 建模任务 @+0V& jc  

\|!gPc%s  
luF#OPC  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 a97Csxf;7  
 偏振元件的重要特性： gY\mXM*^  
 偏振对比度 >H?uuzi  
 透射率 7Jc<.Z"/Gd  
 效率一致性 9&(.x8d,a  
 线格结构的应用(金属) )
b (X  
*'^:S#=  
3. 建模任务： !@yQK<0  
,$i<@2/=m  
4. 建模任务：仿真参数 QAXYrRu  
ZX]
A )5G  
偏振片#1: i-V0Lm/  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 ^=#!D[xj>  
 高透过率(最大化) O<iI  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) 5|m9:Hv[#  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) "sIN86pCs  
偏振片#2: (\q[gyR  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 1?]J;9p  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 <|dj^.^  
 光栅周期：100nm L3>4t: 8  
 光栅材料：钨 \"bLE0~  
eb7UoZw  
5. 偏振片特性 '7=<#Blc  
?7 X3P  
 偏振对比度：(要求至少50:1) ]Qy,#p'~&H  
"D!Dr1  
'w`d$c/p  
0, "ZV}  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) jM;d>Gymx  
OMxxI6h  
;>'SV~F  
wISzT^RS  
6. 二维光栅结构的建模 @s?oJpo  

?bCTLt7k  
iQ0&W0D]  
 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。 9Iy[E,j  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 l85CJ+rg  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 @hBx,`H^  
*ig5Q(b*N  
~EPjZ3 ?  
o+R. u}|  
7. 偏振敏感光栅的分析 &,Uc>L%m  

H|'$dO)W  
 可通过“偏振分析器”对偏振敏感光栅进行分析，该工具是VirtualLab光栅工具箱的一部分。 L;kyAX@^  
 偏振片最重要的几个特性可直接进行选择(如偏振度、透射率和反射率) }cyq'mi  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 r6<ArX$Yl  
8. 利用参数优化器进行优化 8*"rZh}'  

ir"* iL=  

"%Lmgy:~  
 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。 <,#rtVO$  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 ~mW>_[RT;  
 在该案例种，提出两个不同的目标： FJ nG<5Rh  
 #1:最佳的优化函数@193nm rHR5,N:  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 !fif8kf  
..]B9M.  
9. 优化@193nm s')!<E+z\t  
%9cqJ]S  
 初始参数： 7=AO^:=bx  
 光栅高度：80nm C}|O#"t^\  
 占空比：40% chMt5L+5  
 参数范围： Y'\3ux0]4'  
 光栅高度：50nm—150nm ?m`R%>X"  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 6eVe}V4W  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 %pQdq[J={  
^$3w&$K*  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 eo-XqiJ,]  
 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。 ,|=iv  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 H7 o$O  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。
'Sm/t/g"|  
+G>aj'\M|  
10. 优化@193nm结果 `V$cz88b  
k0Oc,P`'*  
 优化结果： jCdZ}M($  
 光栅高度：124.2nm 6oe$)iV  
 占空比：31.6% C&qDvvk  
 Ex透过率：43.1% 5k_Mj*{6  
 偏振度：50.0 L8%=k%H(1  
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。 6+5(.z-[  
rQAbN
6  
 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。 K'ed5J  
 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。 =D;UMSf  
 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。 xNkwTDN5  
sP=2NqU3Q  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 ,(5dQ`hA0  
L.R\]+$U2  
%t(, *;  
 初始参数： c>%z)uY>/  
 光栅高度：80nm S@l a.0HDA  
 占空比：40% f^>lObvd  
 参数范围： rmAP&Gw I  
 光栅高度：50nm—150nm 'R-JQE-]  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) gs)%.k[BqG  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% ` Mv5!H5l  
+;4AG::GN  
 优化结果： '8((;N|I^  
 光栅高度：101.8nm 3L\s8O  
 占空比：20.9% 8#d99dOe  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） C'xU=OnA8  
 偏振对比度：50.0 cfQh  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求，尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 tleK(^  
'+GVozc6c"  
12. 结论 /(z0I.yE  
h)aWerzL  
 应用的偏振分析器可以评价偏振光栅与波长和角度的关系。(同样适用于极紫外光谱范围) /s-jR]#VA  
 VirtualLab参数优化工具箱提供了不同的优化方式，用以改善提高光学元件的性能 8P'En+uE1|  
(如Downhill-Simplex-algorithm) Q?I"J$]&L  
 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。 hBs>2u|z9