[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） M;qb7Mu  
s$3`X(Pn  
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。 </yo9.  
v?%3~
XoH  
1. 线栅偏振片的原理 qsvpW%?aE  
e;;):\p4  
2. 建模任务 fM{1Os  

_vIO!*h0  
Oc^m_U8>^  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 XSl!T/d  
 偏振元件的重要特性： /u?9S/  
 偏振对比度 &<=e_0zT  
 透射率 +',^((o  
 效率一致性 ?C~X@sq  
 线格结构的应用(金属) n
Fj-<!  

6s5b$x  
3. 建模任务： Oh-Fp-v87  
`#=fA  
4. 建模任务：仿真参数 CfY7<o1>  
YnD#p[Wo^  
偏振片#1: X/wmKi  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 \2Xx%SX  
 高透过率(最大化) L^jaBl  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) 1XGG.+D  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) u6p5:oJj,  
偏振片#2: )"F5lOA6  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 wH#-mu#Yl<  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 "SLvUzO>q  
 光栅周期：100nm nIR*_<ow  
 光栅材料：钨 eB7>t@ED  
k}-]W@UCa?  
5. 偏振片特性 UE{,.s  
&!6DC5  
 偏振对比度：(要求至少50:1) lc"qqt  
ru DP529;  
O!yakU+  
%Dra7B%  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) .P8-~?&M  
9='=-;@/5  
?-d Ain1w  
K Ka c6Zj  
6. 二维光栅结构的建模 ZXh~79  

bSY;[{Kl  
v8>!Gft  
 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。 0FTRm2(  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 Y=3X9%v9g  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 0Ux<16#  
_ r~+p  
% <^[j^j}o  
z^gi[ mi  
7. 偏振敏感光栅的分析 ~~U<  

L)1C'8).  
 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。 U%h7h`=F?  
 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) z2.*#xTZn  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 w[e0wh`.  
8. 利用参数优化器进行优化 \Oz,Qzr|  

K/Sq2:  

.r7D)xNa@  
 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。 >kt~vJI  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 IvFR <n  
 在该案例种，提出两个不同的目标： xnT3^
#-h  
 #1:最佳的优化函数@193nm Fgsk
b"k/  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 nZ&T8@m  
Mp^^!AP9  
9. 优化@193nm tSI& "-  
_k6x=V;9g  
 初始参数： FPvuzBJ
 
 光栅高度：80nm tF<^9stM  
 占空比：40% %A8Pkr<&E  
 参数范围： W)|c[Q\  
 光栅高度：50nm—150nm /SbSID_a  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) S^|$23}  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 nt drXg  
/3OC7!~;fM  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 MRjH40"2  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 7U&5^s )J  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 &$<(D0  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 IO^:FnJJv  
&t~zD4u B  
10. 优化@193nm结果 z Z@L4ZT  
'$n:CNha  
 优化结果： c!tvG*{  
 光栅高度：124.2nm &/
sGh0  
 占空比：31.6% 67}]s@:l](  
 Ex透过率：43.1% ay=KfY5  
 偏振度：50.0 VV?]U$  
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。 7fap*  
: :F!   
 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。 `l+ >iM  
 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。 <sgZ3*,A  
 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。 9BqQ^`bu  
"}0)YRz%  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 7vii9Am7  
F5<"ktnI  
F9Ifw><XM  
 初始参数： N|UBaPS|
o  
 光栅高度：80nm fndK/~?]H
 
 占空比：40% '9IP;  
 参数范围： -Pqi1pj]  
 光栅高度：50nm—150nm K?5B>dv@A  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) >r;ABz/  
 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% mY$nI -P  
}%-UL{3%
 
 优化结果： f%bc64N(  
 光栅高度：101.8nm fKPiRlLS  
 占空比：20.9% ZmEG<T05  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） jz|Wj  
 偏振对比度：50.0 jHs<s`#h  
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。 @o}1n?w  
08zi/g2 3  
12. 结论 {D;Xa`:O  
g2+l@$W  
 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) ."~7 \E> t  
 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 4y|xUO:  
(如Downhill-Simplex-algorithm) s,1pZT <E  
 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。 "WF( 6z#