[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） lcfs 1].  
Z8f?uF  
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。 RS2uk7MB  
P#rS.CIh  
1. 线栅偏振片的原理 PMQlJ&  
H5CL0#I  
2. 建模任务 gTdr  

3XncEdy_  
}1.'2.<Y  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 {c<cSrfI  
 偏振元件的重要特性： "DX2Mu=  
 偏振对比度 ke2M
&TV  
 透射率 w5t|C>  
 效率一致性 jm'^>p,9G  
 线格结构的应用(金属) i nk
!>Z  
pTH5-l_f]  
3. 建模任务： FvD/z;N  
S2#@j#\  
4. 建模任务：仿真参数 c&PaJm  
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偏振片#1: EbJc%%c  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 xgvwH?<  
 高透过率(最大化) 0E@
*&Ru  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) >^ E*7Bf
p  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) (yB]$  
偏振片#2: . \8"f]~  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 (Dx p  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 vLGnLpt  
 光栅周期：100nm iAt&927  
 光栅材料：钨 ]UGk"s5A  
N).'>  
5. 偏振片特性 w=5<mw  
P]2V~I/X  
 偏振对比度：(要求至少50:1) 5!Ovd O}g  
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}-T,cA
_H|  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) l]~IZTC  
zu 7Fq]zD  
AP ]`'C  
W<$!H V$  
6. 二维光栅结构的建模 T`GiM%R;g  

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I,`O  
 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。
wR"17z7[]  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 /-+hMYe  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 2AEVBkF;M  
FB %-$  
v[)8 1uY  
gJ^taUE  
7. 偏振敏感光栅的分析 {vQ:4O!:  

Y+5aT(6O  
 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。 Xv+,Z<>iQ  
 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) o4agaA3k  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 bV+2U  
8. 利用参数优化器进行优化 &q#. >  

sD|}?7  

}i^$ li@  
 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。 1\g r ;b  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 r;+a%?P  
 在该案例种，提出两个不同的目标： (O&HCT|  
 #1:最佳的优化函数@193nm :#D~j]pP  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 as@? Kv  
ZH~Wn#Wp  
9. 优化@193nm FrE#l.)?!  
~.tYYX<  
 初始参数： `$q
0fTz  
 光栅高度：80nm %"WhD'*z}  
 占空比：40% RiFUa $  
 参数范围： $VF$Ok>  
 光栅高度：50nm—150nm 9TwKd0AT$&  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) Zay%QNsb  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 *,
~L_)vWO  
Eu%E2A|`I  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 dN7.W   
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 &xp]9$  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 ?C
x=!k.  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 {qOqtkj  
C~C`K%7  
10. 优化@193nm结果 +O.qYX  
DO(3hIj  
 优化结果： 6;wK
L?snO  
 光栅高度：124.2nm Sh?eb  
 占空比：31.6% T|0d2aa  
 Ex透过率：43.1% \xcf<y
3_  
 偏振度：50.0 >8b%*f8R  
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。 4Z5;y[k(  
]&dPY[~,/i  
 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。 ;--D?Gs]Qr  
 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。 y~su1wUp  
 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。 ap2g^lQXq  
z4;@"B  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 X5)(,036  

NEvNj  
a6O <t;&  
 初始参数： L27WDm^)  
 光栅高度：80nm 2e03m62*  
 占空比：40% /Gn0|]KI  
 参数范围： PB!XApTb  
 光栅高度：50nm—150nm i"pOYZW1  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) i0J`{PbI  
 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% B^/k`h6J  
*aFY+.;U`  
 优化结果： YBR)S_C$_  
 光栅高度：101.8nm c?REDj2  
 占空比：20.9% *)Cr1d k  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） ZKq#PB/.  
 偏振对比度：50.0 4nGt*0Er  
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。 /+8VW;4|I  
"a3?m)  
12. 结论 '@Yp@ _  
HFlExau  
 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) vU]n0)<KB  
 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 Y*\N{6$2  
(如Downhill-Simplex-algorithm) 9NNXj^7
  
 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。 $G5:/,Q