[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） 3fC|}<Wzt  
1QHCX*_  
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。 \Kh@P*7  
7bBOV(/s  
1. 线栅偏振片的原理 _y~H#r9:  
joaf0  
2. 建模任务 A)I4 `3E  

~_vzss3-C  
qta^i819  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 =X6+}YQ"  
 偏振元件的重要特性： hR;J#w  
 偏振对比度 ['F,  
 透射率 7/c[ f  
 效率一致性 $,+'|_0yM  
 线格结构的应用(金属) o* qF"xG  
\VW&z:/*pZ  
3. 建模任务： p)M\q fZ  
I W_:nm6  
4. 建模任务：仿真参数 RfPRCIo  
QInow2/u  
偏振片#1: >patv  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 D8+68_BEM  
 高透过率(最大化) rVLUT  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) oYWcX9R  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) C9oF*{  
偏振片#2: Kgi| 7w  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 !*8x>,/>  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 Rg*zUfu5%o  
 光栅周期：100nm o!Vs{RRu
}  
 光栅材料：钨 ,Mwyk1:xix  
*,9.Bx*  
5. 偏振片特性 Ln;jB&t  
<&'Ye[k  
 偏振对比度：(要求至少50:1) \R&4Nu2F  
W68d"J%>_  
z~d\d!u1  
}`/wj  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) )2Gp3oD?  
ailj
e
 
J90q\_dY.  
],r?]>  
6. 二维光栅结构的建模 xNt  

*b"(r|Ko  
cK.T=7T  
 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。 CL(,Q8yG  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 \mZ\1wzn'{  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 ?i4}[q  
hA`>SkO  
M%7H-^{  
\~xOdqF/  
7. 偏振敏感光栅的分析 ?v2OoNQ   

|Iy55~hK`  
 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。 ]rM{\En  
 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) FAu G`zu  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 2tvMa%1^  
8. 利用参数优化器进行优化 /p') u3  

&/lJ7=Nq  

lv}U-vK  
 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。 ?r@euZ&  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 )@Yp;=l  
 在该案例种，提出两个不同的目标： 
qR<  
 #1:最佳的优化函数@193nm `$`:PT\Zv4  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 Pf oAg*  
3nBbPP_  
9. 优化@193nm iUh_rX9A"  
/qF7^9LtaY  
 初始参数： x&R&\}@G m  
 光栅高度：80nm G?QFF6)}!  
 占空比：40% HSx~Fs^J  
 参数范围： @M4~,O6-  
 光栅高度：50nm—150nm s<qSelj  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) CG
g:e:4  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 K G~](4JE(  
h~elF1dG  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 tBG :ECUL  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 fRT:@lV  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 h`%K\C  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 L&ws[8-  
HH6b{f@^  
10. 优化@193nm结果 f7X#cs)a  
BmrP]3W?  
 优化结果： lf|e8kU\f  
 光栅高度：124.2nm ,?B.+4CW\E  
 占空比：31.6% lGPC)Hu{`  
 Ex透过率：43.1% uYL6g:]+ZC  
 偏振度：50.0 d^ !3bv*h  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 h. i&[RnX  
*wp'`3y}  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 3HbHl?-UNU  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 Yx&cnDx  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 (
uOW5,e7  
v\-"NHl  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 vyV n5s  
g)$Pvfc  
7OtQK`P"A
 
 初始参数： EhB9M!Y`@  
 光栅高度：80nm g8XGZW!  
 占空比：40% +nuv?QB/  
 参数范围：
{r&M  
 光栅高度：50nm—150nm g) v"nNS  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) [tMf KO  
 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% |@nvg>mu  
=AL95"cH~  
 优化结果： kTiQO2H  
 光栅高度：101.8nm xOT'4v&.  
 占空比：20.9% ? |8&!F  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） sQJM 4'8f  
 偏振对比度：50.0 6j"(/X|Ex5  
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。 V"$t>pAG  
MP}H 5  
12. 结论 sxThz7#i)  
.yTk/x?  
 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) Od&M^;BQ  
 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 mApn(&  
(如Downhill-Simplex-algorithm) 2)j\Lg_M  
 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。 b V9Z[[\