[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） ]L9s%]o  
?AJKBW^  
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。 ^G4Py<s  
4)@mSSfn.  
1. 线栅偏振片的原理 U%<koD[,  
8n'B6hi  
2. 建模任务 ^>i63Yc  

+
89*)pk   
77\]B  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 NWMFtT  
 偏振元件的重要特性： 9aze>nxh.  
 偏振对比度 .NYbi@bk(<  
 透射率 ldiD2 Q  
 效率一致性 4)A#2  
 线格结构的应用(金属) k@/sn(x  
5*Y^\N  
3. 建模任务： v^#~98g]  
DNr@u/>vB  
4. 建模任务：仿真参数 !HnXXVW  
BW 4%l  
偏振片#1: xT   
 偏振对比度不小于50@193nm波长 U<DZ:ds?T  
 高透过率(最大化) S/9DtXQ  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) n[G&ksQI  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) ?QFpv#4  
偏振片#2: @GdbTd  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 ?d{Na=O\  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 [_1G@S6Ex  
 光栅周期：100nm dwDcR,z?a  
 光栅材料：钨 b:tob0TB  
G#d{,3Gq1  
5. 偏振片特性 X!9 B2w  
1Cv-  
 偏振对比度：(要求至少50:1) b[o"7^H  
AlAYiUw{  
]pH-2_  
uVJDne,R  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) LR".pH13  
 |8My42yf  
 ?zw|kl  
?4q4J8j  
6. 二维光栅结构的建模 A Q'J9  

#a'Ex=%rM  
}]lr>"~y}  
 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。 kBD>-5Sn_T  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 P)Rh=U  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 Y]/%t{Y  
6W]9$n\"?  
gcdlT7F)b-  
lT&eJO~?5  
7. 偏振敏感光栅的分析 i{`FmrPO~  

a&c6.#E{y  
 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。 _'{_gei_P  
 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) eU".3`CtY  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 7UVzp v  
8. 利用参数优化器进行优化 OY;*zk  

Xq_5Qv  

]
n_ k`  
 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。 k <=//r  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 }o(zj=7  
 在该案例种，提出两个不同的目标： Ju96#v+:  
 #1:最佳的优化函数@193nm /s@oZ{h  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 VUPXO  
zNxW'?0Z
?  
9. 优化@193nm 8<8:+M}  
"Zl5<  
 初始参数： n `&/D  
 光栅高度：80nm .1KhBgy^K  
 占空比：40% LBM ^9W  
 参数范围： 5-aj2>=7  
 光栅高度：50nm—150nm lQ"
p !  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ]xRM&=)<  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 pA9+Cr!0Q  
gy#/D& N[  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 YH vLGc%  
 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。 fGUE<l  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 ]P.'>4  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 gl\\+VyU  
VH9dleZ  
10. 优化@193nm结果 xTj|dza  
i~I%D%;  
 优化结果： /67 h&j  
 光栅高度：124.2nm (.D~0a JU  
 占空比：31.6% pR(jglm7-  
 Ex透过率：43.1% ,]46I.]  
 偏振度：50.0 [x+FcXb  
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。 ';3{T:I  
+x0!*3q  
 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。 _FpTFf
B  
 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。 1_9<3,7  
 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。 Q.l}NtHwV  
0AZ")<^~7  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 c~z82iXNO  
a1C{(f)  
X:HacYqtC  
 初始参数： sDPs G5q<  
 光栅高度：80nm W42iu"@  
 占空比：40% B"h#C!E  
 参数范围： ED=V8';D  
 光栅高度：50nm—150nm /]K^ rw[  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ^2Fei.?T.  
 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%  gbF+WE  
\.MR""@y`{  
 优化结果： $"+djI?E9  
 光栅高度：101.8nm O_`VV*  
 占空比：20.9% BXtCSfY$  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） B<5R  
 偏振对比度：50.0 IwQ"eUnK  
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。  _zY#U9  
mk.9OhYY  
12. 结论 24 [+pu  
tXNm$Cq.|  
 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) ] eotc2?u  
 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 Gr*r=s  
(如Downhill-Simplex-algorithm) J1( 9QN[w  
 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。 Sc\*W0m