[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1）
oAO{4xP  
)rEl{a  
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。 [8T{=+k  
@)>Z+g  
1. 线栅偏振片的原理 ]i {yJ)i  
sVx
}(J  
2. 建模任务 q>_<\|?%x  

q7 PCMe  
;6/WjUDw<|  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 WW:G( \`  
 偏振元件的重要特性： .wNXvnWr  
 偏振对比度 ZLjAhd)  
 透射率 ?R]`M_^&u!  
 效率一致性
(MLcA\LJ  
 线格结构的应用(金属) @43psq1  
U:8[%a  
3. 建模任务： JQ?`l)4  
0
+SDFh  
4. 建模任务：仿真参数 \3hA_{ w  
!(lcUdBd  
偏振片#1: h0<PQZJ  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 z}E_wg  
 高透过率(最大化) }{R*pmv$bN  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) '=0}2sF>  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) lcl|o3yQ  
偏振片#2: v+LJx   
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内  GK/Po51  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 H,}&=SCk  
 光栅周期：100nm %,bD| NKp  
 光栅材料：钨 d-b04Q7DQ  
b`X''6  
5. 偏振片特性 T^ktfgXq  
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9 }P  
 偏振对比度：(要求至少50:1) IV,4BQ$  
i}vJI}S.$  
ujV{AF`JfB  

r *K  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) @jn&Wf?  
LGt>=|=bj  
~&RTLr#\*M  
*I 1H  
6. 二维光栅结构的建模 _)45G"M  

AYnPxiW|  
L('1NN2  
 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。 `=Ip>7T&  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 *$=i1w  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 .?{no}u.  
V}V->j*  
*?<N3Rr
*  
iaL@- dg  
7. 偏振敏感光栅的分析 cUq]PC$|  

_^ENRk@  
 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。 nkHl;;WJ  
 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) h  /  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 |O(>{GH  
8. 利用参数优化器进行优化 G|,&V0*  

|2do8z  

2W+~{3[#  
 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。 YF{MXK}  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 8$NVVw]2,  
 在该案例种，提出两个不同的目标： OD)X7PU  
 #1:最佳的优化函数@193nm LhO\a  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 3%*igpj\)  
,1ev2T  
9. 优化@193nm ^BF}wQb:j  
xJ3C^b%H  
 初始参数： dWn6-es  
 光栅高度：80nm yv-R<c!'  
 占空比：40% uq3pk3 )W9  
 参数范围： k>ErDv
8  
 光栅高度：50nm—150nm O1v)*&NAI  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) .,
u>WIUxj  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 [~N;d9H+*1  
htB7 j(  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 CA#g(SiZ  
 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。 llZU: bs  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 hw
GK),?"+  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 eKr>>4,-P  
qe.QF."y  
10. 优化@193nm结果 :-{"9cgFR  
_s;y0$O  
 优化结果： XH%pV  
 光栅高度：124.2nm e=9/3?El  
 占空比：31.6% =%|`gZ  
 Ex透过率：43.1% i~Tt\UA>  
 偏振度：50.0 OH@"]Nc~  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 :lai0> D  
|*?N#0s5h  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 Yh95W  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 ~);4O8~.  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 `sm Cfh}j6  
b%lB&}uw}  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 \oPe"k=  
[h-6;.e  
i6paNHi*  
 初始参数： ]-t)wGr  
 光栅高度：80nm uUfw"*D  
 占空比：40% <~mqb=qA$  
 参数范围： \ZRII<k5)  
 光栅高度：50nm—150nm 3}}/,pGSc  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) <qR$ `mLN  
 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% hp)>Nzdx  
)#AYb   
 优化结果： ZJ{DW4#t  
 光栅高度：101.8nm O ?T~>|  
 占空比：20.9% }!^h2)'7  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） b_Y+XXb<  
 偏振对比度：50.0 a >fA-@  
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。 KJFQ)#SW!  
!po,Z&  
12. 结论 S+06p
j4Ie  
]MYbx)v)  
 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) 0c>>:w20D  
 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 r^"o!,H9q  
(如Downhill-Simplex-algorithm) 6Y[&1c8  
 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。 q5g_5^csM{