[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） 94H 6`  
`^RpT]S  
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。 /I="+  
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ejG/'iK  
1. 线栅偏振片的原理 BsRxD9r  
i:@00)V{,  
2. 建模任务 ]>&au8  

ij/ |~-!  
F $B_;G  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 c}lUP(Ss  
 偏振元件的重要特性： vWwp'q  
 偏振对比度 $:SHZe  
 透射率 1)H+iN|im/  
 效率一致性 =ejkE; %L  
 线格结构的应用(金属) `}"*i_0-5'  
<!R~G-D#_T  
3. 建模任务： 2B5Z0<  
e5C560  
4. 建模任务：仿真参数 G|v{[>tr  
7@5}WNr  
偏振片#1: d XrLeoK  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 Wfz&:J#  
 高透过率(最大化) j$siCsF  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) *JUP~/Nr  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) RoT}L#!!  
偏振片#2: b v~"_)C  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 cd#@"&r  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 vEk jd#  
 光栅周期：100nm &+Xj%x.]  
 光栅材料：钨 ma,H<0R  
C8%q?.nH=  
5. 偏振片特性 pq*W;6(-  
0
DV .1  
 偏振对比度：(要求至少50:1) FTsvPLIv"  
txw:m*(%  
LW 8LD|@  
jIaAx_  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) TDq(%IW  
@))PpE`co8  
*shE-w;C  
xp.~i*!`  
6. 二维光栅结构的建模 Cj#$WZga%  

4[v %]g`  
^9UKsy/q  
 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。 sEm-Td+A5  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 vlY83mU.  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 j|c  
&A)AV<=>T  
8GgZAu'X  
h(l4\)  
7. 偏振敏感光栅的分析 5ro^<P0f**  

pX `BDYg.  
 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。 SvLI%>B
=9  
 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) $F"'=+0  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 bz<f u  
8. 利用参数优化器进行优化 SfLZVB  

T
{<riJ`O  

:c)N"EJlI2  
 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。 XEl-5-M"  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 LVP2jTz  
 在该案例种，提出两个不同的目标： uxLT*,  
 #1:最佳的优化函数@193nm *")Req  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 gqJSz}'  
?Dm={S6  
9. 优化@193nm K[r<-6TS  
P'MfuTtT&  
 初始参数： cNOtfn6?F  
 光栅高度：80nm j
whc;y  
 占空比：40% d5jZ?
  
 参数范围： W<| M0S{  
 光栅高度：50nm—150nm i[_B~/_  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) c_wvuKa  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 2t 7':X  
ZEa31[@B[  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 Vi1l^ Za  
 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。 Wg{ 9X#|  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 j.or:nF  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 5,dKha  
{02$pO  
10. 优化@193nm结果 fSc)PqLP  
b$FK}D5  
 优化结果： =`<9N%  
 光栅高度：124.2nm s R/z)U_  
 占空比：31.6% hvW FzT5  
 Ex透过率：43.1% gOb"-;Zw  
 偏振度：50.0 5?l8;xe`{f  
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。 iepolO=  
CZZwBt$P  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 HE!"3S2S&+  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 Z?JR6;@W  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 -So$f-y  
O1+OE!w  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 gug9cmA/Q7  
"t0l)P*C}  
OTe h8h  
 初始参数： t?Ku6Z'  
 光栅高度：80nm 65]>6D43  
 占空比：40% ~aBf.  
 参数范围： ]?S@g'Jd0Q  
 光栅高度：50nm—150nm &ci;0P#Q  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) !#y_
vz9  
 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% 5]f6YlJZ  
5nV IC3N+1  
 优化结果： CKE):kHu  
 光栅高度：101.8nm PPA
cEXsIu  
 占空比：20.9%
h;[<4zw  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） <>v=jH|L  
 偏振对比度：50.0 d HN"pNNs  
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。 3s\}|LqX#  
o'EJ,8  
12. 结论 _.%U}U  
3-/F]}0y6  
 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) '[Zgwz;z  
 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 G!)Q"+  
(如Downhill-Simplex-algorithm) 0?o<cC1Z  
 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。 Y6 <.]H