[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） $Z:O&sD{  
;cXw;$&D  
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。 UJL2IF-x  
Ipk;Nq  
1. 线栅偏振片的原理 }:0_%=)N<  
f' ?/P~[  
2. 建模任务 hZx&j{  

8M99cx*K  
WO_Uc_R  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。
t(u2%R4<d  
 偏振元件的重要特性： @@AL@.*  
 偏振对比度 }|.<EkA  
 透射率 ~[HzGm%
  
 效率一致性 L[x`i'0B  
 线格结构的应用(金属) M7TLQqaF  
r{;NGQYs  
3. 建模任务： .xN<<+|_v'  
3YHEH\60^  
4. 建模任务：仿真参数 n93q8U6m/U  
8zp?WUb  
偏振片#1: ye(b 7CX  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 +<a\0FsD  
 高透过率(最大化) %L=e%E=m  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) h p]J>i.  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) geme_  
偏振片#2: GC')50T J  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 5(+9a   
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 QTy=VLk43  
 光栅周期：100nm <tD,Uu{P  
 光栅材料：钨 gXxi; g  
Y4rxnXGw  
5. 偏振片特性 w:5?ofC  
ON,[!pc  
 偏振对比度：(要求至少50:1) Pk;\^DRC  
DpRMXo
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kelBqJ-,p  
.KrLvic  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) 6 9>@0P  
/6')B !&  
Q
P(0  
0V:H/qu8>  
6. 二维光栅结构的建模 ]l,D,d81  

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R  
1}d F,e  
 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。 Bgxk>Y  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 t%:7W[_s  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 v\:AOY'  

GW AT0  
&;DCN  
;/Hr ZhOE  
7. 偏振敏感光栅的分析 o%_-u +  

LKM018H>  
 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。 |{#St-!-7  
 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) @Tu`0=8  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 9<gW~ s>  
8. 利用参数优化器进行优化 Qc7*p]E&  

|/Vq{gxp+  

Ca~8cQ  
 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。 Wd'}YbC  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 7h\is  
 在该案例种，提出两个不同的目标： 2xNR=u`  
 #1:最佳的优化函数@193nm In?rQiD9  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 MSCH6R"5  
2+&;jgBP  
9. 优化@193nm d]E=w6+;Q  
&{Z+p(3Gj  
 初始参数： C?H~L  
 光栅高度：80nm sX"L\v  
 占空比：40% .
q2r!B  
 参数范围： Vh0cac|X  
 光栅高度：50nm—150nm F$UL.`X _/  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) OLx;j+p  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 1K/HVj+'.  

W>TG?hH  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 !j$cBf4  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 /we]i1-9  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 Mi.#x_  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 fM.#FT??  
Uh.swBC n  
10. 优化@193nm结果 |sGJum&=  
.i;.5)shsu  
 优化结果： ;MQl.?vj  
 光栅高度：124.2nm "}X+vd``  
 占空比：31.6% 'd N1~Pa  
 Ex透过率：43.1% ndFVP;q  
 偏振度：50.0 '-"[>`[q  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 R
y+?#P+  
UlWmf{1%]?  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 ^|<>`i6  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 V?OTP&+J%  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 @;O"-7Kk  
^x0N]/  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 4rDVCXE  
Tv#d>ZSD  
]\rQ{No  
 初始参数： *$O5.`]  
 光栅高度：80nm 5@
RcAQb:  
 占空比：40% 3[Q7'\  
 参数范围： )"?'~5A  
 光栅高度：50nm—150nm %f<>Kwr`2  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) X0L\Ewm  
 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% 0=&S?J#!  
U`[viH>K  
 优化结果： {_!,T%>+1  
 光栅高度：101.8nm G+fo'ThG  
 占空比：20.9% jOCV)V9}  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） m=n79]b:N  
 偏振对比度：50.0 $%$zZJ@/  
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。 E q4tcZ  
Rk5#5R n  
12. 结论 )@9Eq|jMC  
ZklO9Ox(  
 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) Ep(xlHTv  
 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 }bRn&)e  
(如Downhill-Simplex-algorithm) K bQXH!J  
 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。 >NPK;Vu