[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） 3j=%De  
23(E3:.  
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。 R[>;_}5">  
@sgT[P*ut  
1. 线栅偏振片的原理 iX>!ju'V  
:cmI"Bo  
2. 建模任务 8}pcanPg  

>XXMIz:  
guUr1Ij  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 U Qi^udGFD  
 偏振元件的重要特性： VkN[=0a,  
 偏振对比度 2l[A=Z  
 透射率 WFeMr%Zqh>  
 效率一致性 |W~V@n8"6  
 线格结构的应用(金属) fa+W9  
S$lmEJ_  
3. 建模任务： |qy"%W@  
yf#%)-7(  
4. 建模任务：仿真参数 0r$hPmvv8  
@7HOL-i  
偏振片#1: e`Zg7CaDd  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 O"J.k&C<,  
 高透过率(最大化) {Hp}F!X$  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) )
QSt7g|OF  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) QIMv9;  
偏振片#2: <Z_wDK/UR  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 NW4 s'roP  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 SX?$H~A  
 光栅周期：100nm &TkbnDuYd~  
 光栅材料：钨 fD#&:
)  
n;k97>m${x  
5. 偏振片特性 R !%m5Q?5  
Am0.c0h
  
 偏振对比度：(要求至少50:1) #G!Adj+p5  
t0V_ c'm  
|b-Zy~6  
NKUI! [  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) 5KH'|z  
mZ5K hPvf8  
6kF uMtjc  
zloaU  
6. 二维光栅结构的建模 H+#wj|,+\  

n8O
dRv  
b gc<)=  
 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。 Tx!m6B`Y  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 uQ%HLL-W/  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 @`y?\fWh  
eRx[&-c  
vs0H^L  
2E;%=e  
7. 偏振敏感光栅的分析
UWWD8~:  

>'|xQjLl  
 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。 @xF8' [<  
 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) e>zk3\D!  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 vBn=bb'W  
8. 利用参数优化器进行优化 3D09P5$W  

*1)NABp6D  

/ ?[gB:s  
 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。 W &wDH  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 K<L%@[gi  
 在该案例种，提出两个不同的目标： F",abp!  
 #1:最佳的优化函数@193nm ' bw,K*  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 (Nlm
4*{h  
PKM$*_LcGI  
9. 优化@193nm x>9EVa)  
ty< tv|p  
 初始参数： WZ6{(`;#m  
 光栅高度：80nm 8m[L]6F(-z  
 占空比：40% pvR& ~g  
 参数范围： Y&Lk4  
 光栅高度：50nm—150nm "!/_h >  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) YTPmS\ H _  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 g+/U^JIc4l  
2V"gqJHv  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 FHcqu_;J  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 g~H?l3v  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 <$ZT]pT  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 *4^]?Y\*  
LLHOWD C(2  
10. 优化@193nm结果 |M/ \'pOe  
lg  
 优化结果： ;_\  
 光栅高度：124.2nm h-rj  
 占空比：31.6% !>@V#I  
 Ex透过率：43.1% IIn\{*|mW  
 偏振度：50.0 h%^kA@3F  
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。 _r5Ild@n  
?~Ed n-"Y  
 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。 Q0; gF?  
 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。 9la~3L_g  
 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。 nN\XVGP,t  
F}.TT=((8  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 :::f,aCAu  

/"{ ,m!  
Odtck9
L  
 初始参数： aw"%B-N\  
 光栅高度：80nm #R PB;#{  
 占空比：40% zwrZ^  
 参数范围： ;k%sKVP  
 光栅高度：50nm—150nm a[cH@7W.#  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ~JPzjE  
 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% \ g(#)f  
*K.7Zf0  
 优化结果： ;f^jB;\<  
 光栅高度：101.8nm S|4/C  
 占空比：20.9% B@vH1T  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） o5x^"#  
 偏振对比度：50.0 LHz<=]?@  
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。 7=*k@9  
fDHISJv  
12. 结论 )tch>.EQ_  
RX\O'Zwlj  
 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) F^G`Jf  
 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 <d`UifqD  
(如Downhill-Simplex-algorithm) |3@Pt>Ikl  
 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。 [ =2In;