[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） P?>:YY53  
*(yw6(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。 Q3l>xh  
N7"cMAs\G  
1. 线栅偏振片的原理 u3 LoP_|  
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m0a  
2. 建模任务 $m5Iv_  

oe^JDb#  
>Vq07R  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 |khFQ(  
 偏振元件的重要特性： 81|[Y'f  
 偏振对比度 OCdX'HN5Y  
 透射率 "6%{#TZ
  
 效率一致性 x'}zNEXI  
 线格结构的应用(金属) H?r~% bh  
Pl'lmUR  
3. 建模任务： <ndY6n3  
+pq=i  
4. 建模任务：仿真参数 \\R<HuTY  
/!Ag/SmS!9  
偏振片#1: YR\(*LJL  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 8u)>o* :  
 高透过率(最大化) Bj6%mI42hl  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) Dj=$Q44  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) r\fkx>  
偏振片#2: ~P}ng{x4z  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 |4/rVj"  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 ~u0<c:C^  
 光栅周期：100nm m\&99-j:@b  
 光栅材料：钨 w8q 2f-K-  
ZGh6- /  
5. 偏振片特性 H'$H@Kn]-  
@Zhd/=2[  
 偏振对比度：(要求至少50:1) _M8'~$Sg  
voRb>xF  
9f& !Uw_W  
6X'0 T}  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) tIV9Y=ckr0  
_8PNMbv{  
% mPv1$FH  
HI:
1Voy  
6. 二维光栅结构的建模 XkUwO ]
 

\ 6taC  
(0y!{ (a  
 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。 6j1C=O@S  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 -0`
n(`2  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 \goiW;b  
]!"7k_  
"-:g.x*d  
QaE!?R  
7. 偏振敏感光栅的分析 #$U/*~m $  

WyB^b-QmDh  
 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。 @v&P;=lU  
 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) 5sEk rT '  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。  Jc]k\U  
8. 利用参数优化器进行优化 
Uv<nJM  

QS4~":D/C  

-e"kJd&V  
 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。 ntPX?/  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 k`'*niz  
 在该案例种，提出两个不同的目标： VL"Cxs  
 #1:最佳的优化函数@193nm ~A%+oa*2~  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 W%&s$b(  
OqH3.@eK  
9. 优化@193nm Hv' OO@z  
i&\ >/ 1  
 初始参数： {ktwX\z  
 光栅高度：80nm 8ZjRMr}  
 占空比：40% ($UUgjv F  
 参数范围： 3 Sf':N`u  
 光栅高度：50nm—150nm 3,hu3"@k  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) u+6L>7t88I  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 /Wl8Jf7'  
w4Hq|N1-Y  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 L|b[6[XTHL  
 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。 hhU\$'0B-  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 j-i>Jd7  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 S5H}   
C(>g4.-p8  
10. 优化@193nm结果 }2c&ARQ.m>  
hVFZQJ?cv  
 优化结果： I+3=|Vef  
 光栅高度：124.2nm ;>5]KNj  
 占空比：31.6% 9@Cu5U]  
 Ex透过率：43.1% o1{3[=G  
 偏振度：50.0 9`H4"H>yG  
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。 H|`D3z.c  
Ix(,gDN  
 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。 g{>0Pa1?C  
 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。 k7sD"xR3  
 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。 ,5T1QWn^f  
.>}Z3jUrf  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 y GmFi  
m' |wlI[lq  
pnL[FMc  
 初始参数： sC2
NFb-+&  
 光栅高度：80nm XW
2ZQMos1  
 占空比：40% 23'<R i  
 参数范围： nLANWQk9  
 光栅高度：50nm—150nm 1BP/,d |+  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) U ){4W0  
 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% #_IuB) qy  
Dwr"-  
 优化结果： &U([Wd?E2  
 光栅高度：101.8nm =E(ed,gH8  
 占空比：20.9% /m^G 99N  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） KP>1%ap6  
 偏振对比度：50.0 'X4)2iFV  
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。 *<"{(sAvk  
f|/ ,eP$  
12. 结论 Qs#;sy W@~  
/Ah'KN|EN  
 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) wQ9@ l  
 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 0$=U\[og  
(如Downhill-Simplex-algorithm) 6V6Mo}QF s  
 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。 SL+n y(y