[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） &m5zd$6  
K7 e~%mY  
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。 NGx3f3 9  
J2UQq7-y  
1. 线栅偏振片的原理 zM'eqo>!c>  
} M#e\neii  
2. 建模任务 5KCB^`|b>t  

zLI0RI.Pe  
9d(\/ 7  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 9!FX*}dC  
 偏振元件的重要特性： >Vuvbo  
 偏振对比度 m,l/=M  
 透射率 d2k-MZu
T6  
 效率一致性 NvR{S /Z  
 线格结构的应用(金属) SN{z)q  
#6`5-5Ks;  
3. 建模任务： >I5:@6 Z  
&Y@i:O  
4. 建模任务：仿真参数 8|u
4xf<  

_z\/{  
偏振片#1:
m'4f'tbN  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 c_lHj#A(l  
 高透过率(最大化) 0-2|(9 Kc  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) *Gsj pNr-  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) Q&9
yrx.  
偏振片#2: $a(-r-_Fi]  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 BZR{}Aj4pa  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 .~z'm$s1o  
 光栅周期：100nm @^{Hq6_`  
 光栅材料：钨 
]hl*6  
la!]Y-s)'4  
5. 偏振片特性 6Q.S  
*S$vSDJCW  
 偏振对比度：(要求至少50:1) IwYeKN6s  
\Mf>X\}  
+v~xgUs  
q=1 N&#RG  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) )rc!irac]  
y^.66
BH  
B#sCB&(  
mScv7S~/s  
6. 二维光栅结构的建模 GES}o9?#  

)S
V.|  
`lf_wB+I  
 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。 kA:Y^2X'  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 J-W9Bamx  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 1.hWgWDP  
@gUp9ZwtH  
m</m9h8  
V<ESjK8  
7. 偏振敏感光栅的分析 4u{S?Ryy  

<_?zln:4.  
 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。 w)btv{*  
 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) XS<>0YM  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 86&M Zdv6  
8. 利用参数优化器进行优化 ~!S3J2kG{  

(vXr2Z<l  

uvys>]+  
 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。 UG| /Px ]  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 %6K7uvTq  
 在该案例种，提出两个不同的目标： ,'L>:pF3  
 #1:最佳的优化函数@193nm q0sf\|'<}  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 2y[Q  
*TOdIq&z  
9. 优化@193nm )p&g!qA  
u{1R=ML  
 初始参数： mz?<t/$U  
 光栅高度：80nm /:|vJ|dJ  
 占空比：40% Im]@#X  
 参数范围： C{)1#<`  
 光栅高度：50nm—150nm XF`2*:7  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ,p2UshOmd
 
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 Cq5.gkS<  
h>Kx  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 0uy'Py@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。 !$I~3_c  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 unDW2#GX  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 "2%z;!U1  
_"DC)  
10. 优化@193nm结果 %h.zkocM  
S"bN9?;#u  
 优化结果： 6)[moR{N1  
 光栅高度：124.2nm %G?@H
ye3  
 占空比：31.6% j?T'N:Qd  
 Ex透过率：43.1% PgtLyzc  
 偏振度：50.0 sG g458  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 )k<cd.MX  
pyEQb#  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 EEe$A?a;  
 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。 zCs34=3D[  
 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。 )@]%:m!ER  
iSfRJ:_&6  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 &1\/B  
O]:9va  
dJuyJl$*  
 初始参数： Jv~R/qaaD  
 光栅高度：80nm .jRI $vm  
 占空比：40% i?L=8+9f  
 参数范围： 74e=zW?  
 光栅高度：50nm—150nm XQ1]F{?/H  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) C T~6T&'  
 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% ^}  {r@F  
IIk_!VzT  
 优化结果： T CT8OU|  
 光栅高度：101.8nm pl8b&bLzi  
 占空比：20.9% @ZEBtM%.O  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） a)|y0w)vV  
 偏振对比度：50.0 Y e0,0Fpw  
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。 q<AnWNheE  
9.)z]Gav  
12. 结论 &%J{uRp  
w4L()eP#?=  
 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) i)l0[FNI}  
 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 &M-vKc"d  
(如Downhill-Simplex-algorithm) VQIvu)I  
 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。 ^f[6NYS?